专利名称：电网无功补偿智能逻辑控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电力输配电系统无功补偿、谐滤治理的电网无功补偿智能逻辑控制装置。
背景技术：
随着经济的快速发展，在工矿、农村、学校、医院、铁路、机场及居民小区的供配电系统中，大量感性负载及谐滤注入电网导致负荷波动频繁，电流电压畸变率高，使得快速跟踪实时无功功率补偿及谐波治理的问题日益突出，传统的静态无功补偿已无法满足需求。 因为，1、采用切换电容器接触器作为投切电容器开关，在投入瞬时的涌流较大，为电容器额定电流^的数十倍，大大超过电容器正常连续运行允许的过电流及接触器主触头的承载能力，导致电容器和接触器的损坏；2、利用接触器分断切除电容器时，触头间有电弧产生， 弧光的作用使接触器动静触头不能完全分开，电网电压与电容器端电压容易叠加，产生的过电压会将电容器极板的耐压薄弱点击穿，造成电容器无法储存电能；也会造成接触器主电路相间击穿的故障；3、接触器式的电容器切换装置不能补偿变动快的负荷、冲击性负荷及三相不平衡负荷；4、采用可编程单片机实现过零采样、驱动控制，容易受外界干扰，程序易丢失导致导读程序不完整，控制不稳定，易出现误投或拒绝工作等故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种响应速度快、过零触发稳定可靠、能够实现动态实时补偿的电网无功补偿智能逻辑控制装置。本发明的电网无功补偿智能逻辑控制装置包括有可检测电网电流和电压畸变并在需要进行无功补偿输出补偿控制信号电压的补偿控制信号模块、可控制电网无功补偿系统中的补偿电容器投入或切出的晶闸管模块、可采集电网电压信号的电网电压取样模块、 可采集电容器两端电压信号的电容器两端电压取样模块；所述晶间管模块的上端接系统电源，下端接补偿电容器端负荷；所述补偿控制信号模块的输出端输出至与门信号处理电路的一个输入端，所述电网电压取样模块和电容器两端电压取样模块的采样信号输出端经过电压过零脉冲取样电路接入与门信号处理电路的另一个输入端；所述与门信号处理电路的输出端经过过零触发模块接入晶间管模块的控制信号输入端，可向晶间管模块输出触发信号。本发明的装置还包括有一个高频脉冲产生模块，高频脉冲产生模块经过与门信号处理电路接入过零触发模块。本发明的优点是
1、采用基于逻辑控制的晶闸管过零触发技术来控制大功率晶闸管模块投切电容器，动作响应时间仅数十毫秒，且运行时无火花，无噪音。有利于调节器快速频繁投切电容器，实现动态实时补偿。2、采用基于逻辑控制的晶闸管过零触发技术在晶闸管两端过零时导通断开晶闸管，快速完成电容器无涌流投入，解决了接触器投切电容器时产生的冲击涌流和拉弧问题。3、可采用逻辑门芯片，利用芯片自身物理特性进行取样及控制，无需进行编程设计，回路控制稳定可靠，不受外界电磁干扰的影响
4、可对单个晶闸管实行投切控制，能够实现三相不平衡负荷的实时电容器投切。
图1是本发明的电原理框图2是本发明实施例的电压过零脉冲取样电路的电路图； 图3是本发明实施例的与门信号处理电路的电路图； 图4是本发明实施例的过零触发模块的电路图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的装置中，晶闸管模块上端接系统电源，下端接电容器端负荷，当无功补偿系统的补偿控制器检测到系统需要补偿所需的无功，向补偿控制信号模块发出投入电容器的信号，注入与门信号处理电路的；电网电压与电容器两端电压压差经光耦开关取样比对，由于电网电压为幅值为士 V &400V的正弦波，电容器两端电压最大值为上次电容器退出时电网电压，幅值由于放电电阻的作用，随时间衷减，这样，两端的压差取样在一个周波内至少有一次，一般为两次脉冲，且在每个周波均产生的不间断脉冲，与门逻辑芯片在接收到控制器输入的投入信号后，如接收到过零脉冲信号，与门开关打开；考虑到如低频脉冲直接向外输出，数据损耗大，功率不够，因此，另装置高频脉冲产生模块，向与门逻辑芯片输入高频脉冲，在与门开关打开时，高频脉冲即向外输出；为保证晶闸管驱动所需信号的强度与频率，线路配置强堆挽驱动电路向外输出足以使晶闸管工作的驱动信号，晶闸管开关投入，回路工作。从控制器发出补偿投入信号到晶闸管投入，一般可在一个周波即 20ms内完成，这样就实现了电容器快速无涌流投入。反之，当各逻辑回路无高电平输出时， 晶闸管G极触发电流消失，在阳极电流为零时关断晶闸管，自行切出电容器。图2所示为电压过零脉冲取样电路(以A相为例，B、C相原理相同)。晶闸管两端电压信号即电网电压取样信号US及电容器电压取样信号Ut经分流、分压处理后，经光耦 P521-1开关，由于光耦P521-1开关具有只有在一定电压范围内才能接通的特性，当两端电压差在零点附近时，开关断开，对于三板管(2N3904)Q1，由于基极无电流信号，集电极与发射极关断，fa输出高电平；当晶闸管两端电压渡过电压过零点时，光耦开关导通，三极管接通，fa输出低电平，这样，经此逻辑电路处理后，将us、ut之间的电压差为零时的信号转化为频率为50或100HZ，幅值为12V的脉冲信号fa输出。图3所示为与门信号处理电路(以A相为例，B、C相原理相同)。由控制器输出的控制信号COM、KA，高电位COM经温控器P5 (P5为650常闭开关，当调节器内部温度超过650 时，温控器动作，COM断开)后与同组信号KA构成电压回路，导通光耦开关P521-1，光耦开关输出端导通，同时，为保证VCC有一个稳定的12V电压，回路安装一只稳压器D14，只有回路电压在IOV以上，三极管QlO才能导通，以保证光耦U8可靠输出低电平；反之，当控制器无电压信号输入时，或稳压器D14回路电压低于10时，光电开关不导通或三极管QlO不导通，此部分回路输出高电平。在晶间管两端电压过零信号fa、补偿控制信号及高频率脉冲信号PWM同时存在的条件下，与门CD4013逻辑控制触发器芯片开关导通，输出高频脉冲信号
I 3- O O 图4所示为过零触发模块的电路(以A相为例，B、C相原理相同)。经与门输出的信号Ia由于与控制器输出信号、过零触发脉冲信号同步但方向相反，需要再经过反向逻辑芯片⑶4049处理，向强堆挽驱动电路输出信号3a。强堆挽驱动电路由正反两只三极管Q8、 Q9 (2N3906)组成，目的是放大驱动信号，经感应线圈后，向正反并联晶闸管输出驱动信号 AGU AKl, AG2、AK2，晶闸管接通，回路工作。实现无涌流电容器投入。
权利要求
1.一种电网无功补偿智能逻辑控制装置，其特征是它包括有可检测电网电流和电压畸变并在需要进行无功补偿输出补偿控制信号电压的补偿控制信号模块、可控制电网无功补偿系统中的补偿电容器投入或切出的晶闸管模块、可采集电网电压信号的电网电压取样模块、可采集电容器两端电压信号的电容器两端电压取样模块；所述晶间管模块的上端接系统电源，下端接补偿电容器端负荷；所述补偿控制信号模块的输出端输出至与门信号处理电路的一个输入端，所述电网电压取样模块和电容器两端电压取样模块的采样信号输出端经过电压过零脉冲取样电路接入与门信号处理电路的另一个输入端；所述与门信号处理电路的输出端经过过零触发模块接入晶间管模块的控制信号输入端，可向晶间管模块输出触发信号。
2.根据权利要求1所述的电网无功补偿智能逻辑控制装置，其特征是该装置还包括有一个高频脉冲产生模块，高频脉冲产生模块经过与门信号处理电路接入过零触发模块。
全文摘要
本发明涉及一种电网无功补偿智能逻辑控制装置。它包括有补偿控制信号模块、晶闸管模块、电网电压取样模块、电容器两端电压取样模块；晶闸管模块的上端接系统电源，下端接补偿电容器端负荷；补偿控制信号模块的输出端输出至与门信号处理电路的一个输入端，电网电压取样模块和电容器两端电压取样模块的采样信号输出端经过电压过零脉冲取样电路接入与门信号处理电路的另一个输入端；与门信号处理电路的输出端经过过零触发模块接入晶闸管模块的控制信号输入端，可向晶闸管模块输出触发信号。本发明响应速度快、过零触发稳定可靠、能够实现动态实时补偿。
文档编号H02J3/18GK102403727SQ201110440889
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者胡道祥 申请人:镇江博扬电气科技有限公司