CN104917192A - 一种智能节电补偿控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子插件的连接设备和节电补偿控制技术领域，具体涉及一种智能节电补偿控制器，包括接线插头、开关、智能补偿控制模块、至少一个单相插座)和至少一个三相插座，所述接线插头的火线L输出端与开关的一端连接，所述补偿控制模块、单相插座和三相插座并联连接后的一端与开关的另一端连接，所述补偿控制模块、单相插座和三相插座并联连接后的另一端与所述接线插头的零线N输出端连接，本发明能有效地减少了供电线路中所产生的瞬变、浪涌、谐波等电力干扰，提高了功能因数，降低了过剩能耗，消除了待机电耗，本发明的功率补偿因数可达0.98以上。
Description
技术领域
本发明属于电子插件的连接设备和节电补偿控制技术领域，具体涉及一种智能节电补偿控制器。
背景技术
智能节电补偿适用于各种高负荷用电的厂矿企业、商场、车站、公寓、宾馆饭店、机关学校等用电设备较多的场所，由于功率不匹配以及用电设备不科学运行造成输电线路上较大的功率损耗，不能使用电设备发挥最好性能且造成了大量电能的浪费，随着我国的经济不断发展，因此，在不改变电气设备的原有运行方式，在用电设备的供电网络中设置智能节电功率补偿装置，可以稳定供电网络的电压,然而，大多数的节电补充的精度不够高，不能很好地确定供电线路中的功率因数，因此研究各种智能补偿控制器，为提高供电线路中功率补偿因数的精确度，提高电能的利用率、提升设备运行的安全行以及减小供电电网有功功率损耗有着重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种应用范围广、补偿精确的智能节电补偿控制器，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能节电补偿控制器，其特征在于：包括接线插头、开关、智能补偿控制模块、至少一个单相插座和至少一个三相插座，所述接线插头的火线L输出端与开关的一端连接，所述补偿控制模块、单相插座和三相插座并联连接后的一端与开关的另一端连接，所述补偿控制模块、单相插座和三相插座并联连接后的另一端与所述接线插头的零线N输出端连接。
优选地，智能补偿控制模块包括电流采样电路、电压采样电路、电能计量电路、微处理器和补偿控制电路，所述电流采样电路和电压采样电路分别与电能计量电路的输入端连接，所述微处理器分别与电能计量电路输出端和补偿控制电路连接。
优选地，所述智能补偿控制模块还包括显示电路、键盘电路和数据通信电路，所述微处理器分别与显示电路和键盘电路连接，所述微处理器通过光耦隔离器与数据通信电路连接。
优选地，所述补偿控制电路包括电阻R1、三极管T1、继电器J1、电感L1、电容C1、电感L2、电阻R2、可调电感L3、稳压二极管D1和发光二极管D2，所述电阻R1一端与微处理器的P1.0输出端口连接，所述电阻R1另一端与三极管T1的基极串联连接，所述三极管T1的集电极分别与稳压二极管D1的阳极和继电器J1的第四端并联连接，所述稳压二极管D1的阴极与继电器J1的第一端并联连接后接入电源VCC端，所述继电器J1的第三端与电感L1的一端串联连接，所述电感L1的另一端分别与电容C1的一端和电阻R2的一端并联连接，所述电容C1的另一端与电感L2的一端串联连接，所述电感L2的另一端与零线N端连接，所述电阻R2的另一端与发光二极管D2的阴极串联连接，所述发光二极管D2的阳极与零线N端连接，所述继电器J1的第四端与可调电感L3的一端并联后接入火线L端,可调电感L3的另一端与零线N端连接。
优选地，所述数据通信电路为RS485数据通信电路或GPRS无线通信电路。
优选地，微处理器采用ARM系列单片机，所述电流采样电路为电流互感器，所述电压采样电路为电压互感器。
综上所述，本发明还具有以下有益效果：
本发明中，微处理器通过对线路中的功率因数进行计算处理，能够精确地检测供电线路中用电设备的功率变化状况，然后精确地供电线路中进行功率因数补偿，补偿电路的结构简单，易于实现，性价比高、功能全、用途广泛的特点，同时还可以作为插座使用；本发明能有效地减少了供电线路中所产生的瞬变、浪涌、谐波等电力干扰，提高了功能因数，降低了过剩能耗，消除了待机电耗，本发明的功率补偿因数可达0.98以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种智能节电补偿控制器的原理图。
图2是本发明一种智能节电补偿控制器的补偿控制电路结构原理图。
附图中，1-线插头，2-开关，3-单相插座。4-三相插座，5-电流采样电路，6-电压采样电路，7-电能计量电路，8-微处理器，9-补偿控制电路，10-显示电路，11-键盘控制电路，12-光耦隔离器，13-数据通信电路
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图2，一种智能节电补偿控制器，包括接线插头1、开关2、智能补偿控制模块、至少一个单相插座3和至少一个三相插座4，所述接线插头1的火线L输出端与开关2的一端连接，所述补偿控制模块、单相插座3和三相插座4并联连接后的一端与开关2的另一端连接，所述补偿控制模块、单相插座3和三相插座4并联连接后的另一端与所述接线插头1的零线N输出端连接；在本发明中，所述智能补偿控制模块包括电流采样电路5、电压采样电路6、电能计量电路7、微处理器8和补偿控制电路9，所述电流采样电路5和电压采样电路6分别与电能计量电路7的输入端连接，所述微处理器8分别与电能计量电路7输出端和补偿控制电路9连接，所述智能补偿控制模块还包括显示电路10、键盘电路11和数据通信电路13，所述微处理器8分别与显示电路10和键盘电路11连接，所述微处理器8通过光耦隔离器12与数据通信电路13连接；所述数据通信电路13为RS485数据通信电路或GPRS无线通信电路，微处理器8采用ARM系列单片机，所述电流采样电路5为电流互感器，所述电压采样电路6为电压互感器。本发明中还包括供电模块(VCC),所述电源模块向智能补偿控制模块提供3-12V的直流电源电压。
在本发明实施例中，所述电能计量电路7分别电流采样电路5采样的电流、对电压采样电路6采样输出的电流以及对电流互感器8采样的电流和电压互感器10采样输出的电流进行变换处理，微处理器8读取电能计量电路7输出的变换参数，并对线路中的有功功率、有效电流以及有效电压等进行计算处理，并在显示电路10中显示出来，以及还可以通过键盘查询微处理器8计算处理线路中的历史数据，微处理器8将节电补充数据通过数据通信电路发送到远端的监控中心供线路维护人员进行查看。
在本发明实施中，如图2所示，所述补偿控制电路9包括电阻R1、三极管T1、继电器J1、电感L1、电容C1、电感L2、电阻R2、可调电感L3、稳压二极管D1和发光二极管D2，所述电阻R1一端与微处理器8的P1.0输出端口连接，所述电阻R1另一端与三极管T1的基极串联连接，所述三极管T1的集电极分别与稳压二极管D1的阳极和继电器J1的第四端并联连接，所述稳压二极管D1的阴极与继电器J1的第一端并联连接后接入电源VCC端，稳压二极管D1可有效防止继电器J1突然启动时产生的大电流而被损坏，所述继电器J1的第三端与电感L1的一端串联连接，所述电感L1的另一端分别与电容C1的一端和电阻R2的一端并联连接，所述电容C1的另一端与电感L2的一端串联连接，所述电感L2的另一端与零线N端连接，所述电阻R2的另一端与发光二极管D2的阴极串联连接，所述发光二极管D2的阳极与零线N端连接，所述继电器J1的第四端与可调电感L3的一端并联后接入火线L端,可调电感L3的另一端与零线N端连接。
在大多数供电线路中的功率因数都不能低于0.9,因此功率因数的大小直接影响到供电线路中用电设备的使用情况，在本发明实施中，当微处理器8读取电能计量电路7中的功率因数小于0.93时，微处理器8的P1.0输出端口输出高电平，三极管T1被导通，使继电器J1的第四端和第三端闭合动作，此时，由电感L1、电容C1和电感L2组成的LC滤波补偿电路向供电线路中进行功率补偿，以及由电阻R2和发光二极管D2组成的补偿指示电路被启动，发光二极管D2会闪烁发亮，LC滤波补偿电路不仅实现供电线路(零线N和火线L两端中插座上的用电设备)中的用电线路进行功率补偿，同时滤除线路中谐波，以减少供电线路中的电压波动，达到提高功率因素、降低线路损耗，当线路(零线N和火线L两端)中产生异常的高压时，可调电感L3吸收线路中的高电压产生的电能，并向线路中不断释放所储存的电能达到功率补偿的目的，根据线路中用电量的大小，还可以对可调电感L3进行调整以改变可调电感L3的电感量，通过以上功率因数的补偿，功率因数可达0.98以上。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能节电补偿控制器，其特征在于：包括接线插头(1)、开关(2)、智能补偿控制模块、至少一个单相插座(3)和至少一个三相插座(4)，所述接线插头(1)的火线L输出端与开关(2)的一端连接，所述补偿控制模块、单相插座(3)和三相插座(4)并联连接后的一端与开关(2)的另一端连接，所述补偿控制模块、单相插座(3)和三相插座(4)并联连接后的另一端与所述接线插头(1)的零线N输出端连接。
2.根据权利要求1所述一种智能节电补偿控制器，其特征在于：智能补偿控制模块包括电流采样电路(5)、电压采样电路(6)、电能计量电路(7)、微处理器(8)和补偿控制电路(9)，所述电流采样电路(5)和电压采样电路(6)分别与电能计量电路(7)的输入端连接，所述微处理器(8)分别与电能计量电路(7)输出端和补偿控制电路(9)连接。
3.根据权利要求2所述一种智能节电补偿控制器，其特征在于：所述智能补偿控制模块还包括显示电路(10)、键盘电路(11)和数据通信电路(13)，所述微处理器(8)分别与显示电路(10)和键盘电路(11)连接，所述微处理器(8)通过光耦隔离器(12)与数据通信电路(13)连接。
4.根据权利要求2所述一种智能节电补偿控制器，其特征在于：所述补偿控制电路(9)包括电阻R1、三极管T1、继电器J1、电感L1、电容C1、电感L2、电阻R2、可调电感L3、稳压二极管D1和发光二极管D2，所述电阻R1一端与微处理器(8)的P1.0输出端口连接，所述电阻R1另一端与三极管T1的基极串联连接，所述三极管T1的集电极分别与稳压二极管D1的阳极和继电器J1的第四端并联连接，所述稳压二极管D1的阴极与继电器J1的第一端并联连接后接入电源VCC端，所述继电器J1的第三端与电感L1的一端串联连接，所述电感L1的另一端分别与电容C1的一端和电阻R2的一端并联连接，所述电容C1的另一端与电感L2的一端串联连接，所述电感L2的另一端与零线N端连接，所述电阻R2的另一端与发光二极管D2的阴极串联连接，所述发光二极管D2的阳极与零线N端连接，所述继电器J1的第四端与可调电感L3的一端并联后接入火线L端,可调电感L3的另一端与零线N端连接。
5.根据权利要求2所述一种智能节电补偿控制器，其特征在于：所述数据通信电路(13)为RS485数据通信电路或GPRS无线通信电路。
6.根据权利要求2所述一种智能节电补偿控制器，其特征在于：微处理器(8)采用ARM系列单片机，所述电流采样电路(5)为电流互感器，所述电压采样电路(6)为电压互感器。
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