CN105929722A

CN105929722A - 一种中频柜专用消谐控制器

Info

Publication number: CN105929722A
Application number: CN201510950952.4A
Authority: CN
Inventors: 陈银亮
Original assignee: Henan Branch Electrical Electrical Automation Co Ltd
Current assignee: Henan Branch Electrical Electrical Automation Co Ltd
Priority date: 2015-12-19
Filing date: 2015-12-19
Publication date: 2016-09-07

Abstract

本发明涉及一种中频柜专用消谐控制器，包括：中频柜和设置在中频柜上的控制器，控制器外设置有保护外壳，外保护壳内设置有集成电路板，外保护壳的正面设置有全触摸液晶显示屏，蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关均在全触摸液晶显示屏上显示，外保护壳的左右两侧边设置有散热孔，散热孔上下方均设置有挂件孔，外保护壳的上下两侧边设置有安装孔和端子孔，该发明结构简单，设计合理，能有效提高设备供电能力，降低电流输出，改善电能质量，降低运行中变压器的温升，解决电压不稳定问题，增加变压器有效容量，提高变压器的安全运行系数。

Description

一种中频柜专用消谐控制器

技术领域

本发明涉及一种中频柜，具体涉及一种中频柜专用消谐控制器。

背景技术

控制器(英文名称:controller)是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

传统的控制器单纯是一个无功功率补偿控制器，靠无功功率来投切电容组，可靠性低，没有针对性的东西。在谐波较大的系统中，尤其不适用，不仅起不到消谐补偿的作用，反而会使谐波加大电气设备发热损耗，增加功耗，加速绝缘老化，影响设备使用寿命，增高变压器的温度，使其生产设备误动作，降低变压器使用寿命；谐波将其吸收的一部分电网电能转变为谐波返送到电网中去，因此电能表会将谐波能力当做发电来进行计算，从而导致计算误差，所有接近电网中的设备损耗都会增加，温升增加，其中电力电容器的设备受损最严重，甚至可能导致烧毁及爆炸等。

目前市场上有很多JKW型无功补偿控制器，以无功功率计算投切电容容量，可设置目标功率因数范围，数码管显示总功率因数，有功功率、无功功率等，这种控制器虽然价格便宜，但其可靠性低没有针对性的东西，无法抵抗谐波的干扰，会引起任何形式的投切震荡。

因此，生产一种结构简单，设计合理，能有效提高设备供电能力，降低电流输出，改善电能质量，降低运行中变压器的温升，解决电压不稳定问题，增加变压器有效容量，提高变压器的安全运行系数的中频柜专用消谐控制器，具有广泛的市场前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，设计合理，能有效提高设备供电能力，降低电流输出，改善电能质量，降低运行中变压器的温升，解决电压不稳定问题，增加变压器有效容量，提高变压器的安全运行系数的中频柜专用消谐控制器。

本发明的技术方案是这样实现的：一种中频柜专用消谐控制器，包括：中频柜和设置在中频柜上的控制器，所述的控制器外设置有保护外壳，外保护壳内设置有集成电路板，所述的集成电路板由电源、单片机、电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键、电路开关、全触摸液晶显示屏、电流互感器、继电器、顶调电位器、有源晶振、二极管、三极管、电容和电阻组成，所述的外保护壳的正面设置有全触摸液晶显示屏，所述的蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关均在全触摸液晶显示屏上显示，外保护壳的左右两侧边设置有散热孔，散热孔上下方均设置有挂件孔，外保护壳的上下两侧边设置有安装孔和端子孔。

所述的集成电路板的电路连接如下连接方式，电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关的电路均与全触摸液晶显示屏的电路相连接，所述的电源包括：DY1、DY2和DY3；集成贴片包括：U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12、U、U13、U14、U15和U16；电容包括：C20、 C23、 C28、 C29、C5、 C32、 C33、 C37、C45、 C47、 C48、 C49、 C50、 C51、 C52、 C54、 C55、 C56、 C57、 C58、 C59、 C60、 C61、C2、C3、 C11、 C13、 C18、 C40、 C53、 C68、 C69、 C70、 C71、 C72、 C73、 C74、 C75、 C76、C6、C7、 C8、C41、 C42、C10、 C16、 C22、 C63、 C64、 C66、C26、 C38、C24、 C25，C4、 C14、 C19、C27、 C30、 C62、 C65、 C67、C31、C34、 C35、 C36、 C44和C39；安规电容C78，其中，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48、C54、C55、C56、C57、C58、C59、 C45、C44、C20、C23、C25、C26、C28、C29、C38为100nF电源滤波电容，C33、C34、C74、C75为输入滤波器件，C35、C36为输出滤波电容，C1为波形滤波电容；电阻包括：R6、R7、 R8、R4、 R23、 R59，R25、R12、 R13、 R22、 R29、R35、 R36、 R53、 R54、 R69、R3、 R26、R92，R2、 R5、 R10、 R27、 R32、 R34、 R42、 R52、R60、 R61、 R62、 R63、 R65、 R66、 R67、 R76、 R77、R9、 R11、 R33、 R38、 R49、 R57、 R80、R82、 R84、 R86、 R88、 R90、R19、 R20、 R21、R16、 R18、 R24、 R28、 R31、R1、 R14、 R30、R37、 R41、 R43、 R44、 R45、 R46、 R47、 R48、 R50、 R51、 R55、 R68、 R71、 R73、 R74、R75、 R78、 R79、 R85和 R89；精密电阻R6、R7和 R8；二极管包括：D14、 D15、 D16、 D17、D18、 D19、 D20、 D21、 D22、 D23、 D24、 D25、 D50、 D51、D36、 D37、 D38、 D39、 D40、D41、 D42、 D43、 D44、 D45、 D46、 D47，D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、 D9、 D26、 D27、D28、 D29、 D30、 D31、D33、 D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3、 D_V4、D7、 D12和 D13；三极管包括：Q1和Q7；继电器包括：JDQ1、 JDQ2、 JDQ3、 JDQ4、 JDQ5、JDQ6、 JDQ7、 JDQ8、 JDQ9、 JDQ10、 JDQ11、 JDQ12、 JDQ13和 JDQ14；电流互感器包括：CTA2、 CTB2、 CTC2，CTA1、 CTB1和 CTC1；有源晶振包括：50M的ZJ1和8M的ZJ2；按键S1；焊点J1、J2和J3；10P插座为J4；5P端子为J5；液晶显示屏LCD1；蜂鸣器FM1；顶调电位器RW1；其中，控制器的CPLD 为U11采用100管脚的EPM240C100T5N制成，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48为U11的电源滤波电容，ZJ1为U11的有源晶振通过U11的12脚CLK0输入时钟芯片，D13为U11的运行指示灯提示U11的运行状态，1K的 R77为U11的限流电阻，J4为U11的下载接口；控制器的单片机CPU 为U10采用100管脚的STM32F103VGT6制成，J5为U10的仿真接口，通过这个J5对STM32进行仿真和下载程序，10K 的R74和R75分别为U10的下载接口的上拉电阻和下拉电阻。C54、C55、C56、C57、C58、C59为U10的电源滤波电容以提供更加稳定的电源，R73、C46和S1组成U10的复位电路，复位电路包括上电复位与按键复位，LCD1为TFT7寸彩色液晶显示屏，通过串口与U10相连进行通信；U8为AMS1117-3.3V稳压芯片为控制器的CPLD与单片机提供3.3V电压；U3为MAX485芯片，U1和U4为U3的信号隔离光耦， R2、R3、R26和R27为485输入、输出电阻，Q1、R18、R28和R24构成一个反向电路作为U3的控制信号，R16、R22、R29、R31、R25、DV_1、DV_2、DV_3、DV_4为U3输出保护电路，U6为信号采集模块，采用8通道16位并行模数转换器ADC7606BST型号的集成铁片制成，C20、C23、C25、C26、C28、C29和C38均为U6的电源滤波电容，J1、J2和J3为采样控制选择焊点，R60、R61和R63为外围电路；继电器JDQ1~JDQ14均为型号HF46的单刀单掷常开继电器，可通过250V/5A的信号，D14~D25、D50和D51为继电器续流二极管，U12和U13为ULN2003芯片来驱动继电器，JP2为继电器输出端子和温度传感器输入端子和U3的通信端子，BJP为蜂鸣器输出端子和控制器总开关端子；D32、R78和C53为温度传感器输入保护电路；Q7、FM1和R92组成为蜂鸣器报警电路；电压互感器模块R6、R7、R8、R19、R20、R21和R23构成三相电压采样的分压电路，该电路将电压信号衰减450倍把信号送给U6，C6、C7和C8为滤波电容，滤掉电压波形上的毛刺，PU为电压输入端子，可输出最高400V的电压；电流互感器模块包括ABC三相电流电路，其中PI为电流输入端子、PGND为电流输出端子，CTA1、CTB1和CTC1分别为A、B和C的三相电流采样互感器，第一路电流由R12、D36、D37、R5、R14、C1、C3、C9、C11和U2A构成一个100倍放大电路，将采集过来的电流信号放大100倍送给U6，其中R12为反相输入电阻，R5为反馈电阻，C1为波形滤波电容，C3、C11为电源滤波电容，R14、C9为输出阻抗匹配电路，其余两路为B、C相的电流放大电路，U15包括U15A和U15B两路电路，其中R65、C43、R72、R64和U15A构成U15的一个放大电路，此电路对U15的信号放大100倍，C74、C75为U15的电源滤波电容，U9为比较器，输入信号通过100K的R70耦合电阻的U9输出接1K上拉电阻R67接到供电电源上，同时对地接47pF电容滤掉毛刺，再把U9的输出信号送给U11， CTA1、D8、D9、R69、R68、C40和U15B为U15的另一个电流放大电路，其中CTA1为漏电电流采集互感器，将ABC三相电流线穿过，若有漏电电流就会反映到互感器二次，U15B、R69、R67构成的放大电路将该漏电信号放大，R71、RW1、U9B、R66和、C41构成比较电路，将放大后的漏电信号与一个直流信号比较，若漏电信号大于直流信号的话，U9将输出一个脉冲信号送给U10，其中这个直流信号由顶调电位器RW1提供，调节RW1可改变这个直流信号的大小，从而控制漏电报警电流的大小；DY1为5V转±12V电源模块为电路中的运放提供电源，L1、C33和C34为输入滤波器件，C35和C36为输出滤波电容；DY2为U3提供独立的电源，R62和D7构成一个DY2电源指示电路，C27和C30分别是电源输入、输出滤波电容；DY3为控制器主供电电源，采用220V转5V2A电源模块，JP1为输入端子、FUSE为220V1A保险丝，MOV为压敏电阻、NTC为温敏电阻都起到保护电源的作用，C45、C44为DY3电源滤波电容，D10和D11为瞬变二极管，消除电源模块输出毛刺。

所述的集成电路板采用双层的PCB板材的主板制成。

所述的全触摸液晶显示屏上还设置有密码保护。

所述的三极管Q1采用9013-SOT23的封装贴片三极管制成，三极管Q7采用9012-SOT23的封装贴片三极管制成。

所述的二极管D14、 D15、 D16、 D17、 D18、 D19、 D20、 D21、 D22、 D23、 D24、D25、 D50、 D51、D36、 D37、 D38、 D39、 D40、 D41、 D42、 D43、 D44、 D45、 D46、 D47、D1、D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、 D9、 D26、 D27、 D28、 D29、 D30和 D31采用IN4148的封装贴片二极管制成，二极管D33、 D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3和D_V4采用SMBJ6.0CA的封装贴片二极管制成。

所述的控制器的U2、 U5、U7和U16采用OPA4277-SOP14的集成贴片制成，U15采用LM358-SOP8的集成贴片制成，U9采用LM393-SOP8的集成贴片制成，U3采用MAX485-SOP8的集成贴片制成，U1和U4采用PC817-SOP4的集成贴片制成，U10采用LQFP100-STM32F103VGT6的集成贴片制成，U12和U13采用ULN2003-SOP16的集成贴片制成，U8采用AMS1117-3.3V-SOT223的集成贴片制成，U11采用LQFP100-EPM240T100C5N的集成贴片制成，U6采用LQFP64/ADC7606BST的集成贴片制成。

所述的控制器整体制采用c语言运行算法。

本发明具有如下的积极效果：本发明一种中频柜专用消谐控制器，针对现有的技术缺陷特此研发了该中频柜专用消谐控制器，本发明的控制器能精确测量出三相电压、三相电流，换算出的功率因数只是一个显示数据，不作为消谐控制投切条件使用；发明控制器是根据测量出的三相电压、三相电流的数据系统自动换算出的畸变率来投切，对谐波电流含量具有很强的针对性，外观精致，全触屏操作，测量精度高，实时显示电压畸变率、电流畸变率、基波功率因数，控制器内部的CPU自带有掉电记忆功能，具有掉电保护功能数据不丢失等，手动和自动运行两种工作方式，采集到的三相电压和三相电流，通过软件自动运算，得出谐波电流占基本电流的百分比，控制器根据每一回路消除谐波的含量自动存储监测到的数据，根据设定的谐波含量值投入控制器每组滤波器容量，当投入的滤波器容量达到设定的谐波含量值时则停止投入，反之若投入的滤波器容量未达到设定的谐波含量值时则继续投入滤波器组，每投入1个回路消除总谐波含量的6%~7%，可避免任何形式的投切震荡，有过压保护和过流保护功能，出现异常情况自动化显示报警状况，报警形式是显示在触摸屏上，以一个报警信号输出的方式以便及时处理，以便及时处理，符合国家电能质量的标准，另外，本产品采用PCB版控制方案，内设独有的系统程序，采用高精度互感器，自动贴片焊接，比现有的普通控制器运用的线路板工作效率更精确更稳定，采用独立显示按键全触屏操作比普通控制器操作更方便、快捷，反应速度灵敏，内置密码保护，如果非专业人员操作，密码输入错误将无法操作，这也防止人为性的误操作，本产品最大的特点就是综合电能质量测量及提升达到实践目的，整机控制采用c语言运行算法，及时高效的处理互感器反馈过来的电信号，并进行判断输出。结构简单布线一目了然，比一般的测量仪数据精准，测量反馈电信号数据更快更直接，显示屏幕可显示测量数据达到一目了然的便捷性和直观性。

附图说明

图1为本发明的主结构示意图。

图2为本发明集成电路板整体结构示意图。

图3为本发明CPLD电路结构示意图。

图4为本发明单片机控制器结构示意图。

图5为本发明U6信号采集电路结构示意图。

图6为本发明U3信号隔离光耦电路结构示意图。

图7为本发明U12和U13电路结构示意图。

图8为本发明U16电路结构示意图。

图9为本发明U15电路结构示意图。

图10为本发明电流采样电路结构示意图之一。

图11为本发明电流采样电路结构示意图之一。

图12为本发明全触摸液晶显示屏LCD1的电路结构示意图。

图13为本发明漏电保护电路结构示意图。

图14为本发明复位电路结构示意图。

图15为本发明单片机供电电路结构示意图。

图16为本发明DY1电路结构示意图。

图17为本发明DY2电路结构示意图。

图18为本发明DY3电路结构示意图。

图19为本发明集成电路板整体结构示意图。

图中： 1、外保护壳2、集成电路板3、全触摸液晶显示屏4、散热孔5、挂件孔6、安装孔7、端子孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19所示一种中频柜专用消谐控制器，包括：中频柜和设置在中频柜上的控制器，所述的控制器外设置有保护外壳1，外保护壳1内设置有集成电路板2，所述的集成电路板2由电源、单片机、电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键、电路开关、全触摸液晶显示屏3、电流互感器、继电器、顶调电位器、有源晶振、二极管、三极管、电容和电阻组成，所述的外保护壳1的正面设置有全触摸液晶显示屏3，所述的蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关均在全触摸液晶显示屏3上显示，外保护壳1的左右两侧边设置有散热孔4，散热孔4上下方均设置有挂件孔5，外保护壳1的上下两侧边设置有安装孔6和端子孔7。所述的集成电路板2的电路连接如下连接方式，所述的电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关的电路均与全触摸液晶显示屏3的电路相连接，所述的电源包括：DY1、DY2和DY3；集成贴片包括：U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12、U、U13、U14、U15和U16；电容包括：C20、 C23、 C28、 C29，C5、 C32、 C33、 C37、 C45、 C47、 C48、 C49、 C50、C51、 C52、 C54、 C55、 C56、 C57、 C58、 C59、 C60、 C61、C2、 C3、 C11、 C13、 C18、 C40、C53、 C68、 C69、 C70、 C71、 C72、 C73、 C74、 C75、 C76、C6、 C7、 C8、C41、 C42、C10、C16、 C22、 C63、 C64、 C66、C26、 C38、C24、 C25，C4、 C14、 C19、 C27、 C30、 C62、 C65、C67、C31、C34、 C35、 C36、 C44和C39；安规电容C78，其中，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48、C54、C55、C56、C57、C58、C59、 C45、C44、C20、C23、C25、C26、C28、C29、C38为100nF电源滤波电容，C33、C34、C74、C75为输入滤波器件，C35、C36为输出滤波电容，C1为波形滤波电容；电阻包括：R6、R7、 R8、R4、 R23、 R59、R25、R12、 R13、 R22、 R29、 R35、 R36、 R53、 R54、R69、R3、 R26、R92，R2、 R5、 R10、 R27、 R32、 R34、 R42、 R52、 R60、 R61、 R62、 R63、R65、 R66、 R67、 R76、 R77、R9、 R11、 R33、 R38、 R49、 R57、 R80、 R82、 R84、 R86、 R88、R90、R19、 R20、 R21、R16、 R18、 R24、 R28、 R31、R1、 R14、 R30、 R37、 R41、 R43、 R44、R45、 R46、 R47、 R48、 R50、 R51、 R55、 R68、 R71、 R73、 R74、 R75、 R78、 R79、 R85和R89；精密电阻R6、R7和 R8；二极管包括：D14、 D15、 D16、 D17、 D18、 D19、 D20、 D21、D22、 D23、 D24、 D25、 D50、 D51，D36、 D37、 D38、 D39、 D40、 D41、 D42、 D43、 D44、D45、 D46、 D47，D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、 D9、 D26、 D27、 D28、 D29、 D30、 D31、D33、 D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3、 D_V4、D7、 D12和 D13；三极管包括：Q1和Q7；继电器包括：JDQ1、 JDQ2、 JDQ3、 JDQ4、 JDQ5、 JDQ6、 JDQ7、 JDQ8、 JDQ9、JDQ10、 JDQ11、 JDQ12、 JDQ13和 JDQ14；电流互感器包括：CTA2、 CTB2、 CTC2，CTA1、 CTB1和 CTC1；有源晶振包括：50M的ZJ1和8M的ZJ2；按键S1；焊点J1、J2和J3；10P插座为J4；5P端子为J5；液晶显示屏LCD1；蜂鸣器FM1；顶调电位器RW1；其中，控制器的CPLD 为U11采用100管脚的EPM240C100T5N制成，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48为U11的电源滤波电容，ZJ1为U11的有源晶振通过U11的12脚CLK0输入时钟芯片，D13为U11的运行指示灯提示U11的运行状态，1K的 R77为U11的限流电阻，J4为U11的下载接口；控制器的单片机CPU 为U10采用100管脚的STM32F103VGT6制成，J5为U10的仿真接口，通过这个J5对STM32进行仿真和下载程序，10K 的R74和R75分别为U10的下载接口的上拉电阻和下拉电阻。C54、C55、C56、C57、C58、C59为U10的电源滤波电容以提供更加稳定的电源，R73、C46和S1组成U10的复位电路，复位电路包括上电复位与按键复位，LCD1为TFT7寸的全触摸液晶显示屏3，通过串口与U10相连进行通信；U8为AMS1117-3.3V稳压芯片为控制器的CPLD与单片机提供3.3V电压；U3为MAX485芯片，U1和U4为U3的信号隔离光耦， R2、R3、R26和R27为485输入、输出电阻，Q1、R18、R28和R24构成一个反向电路作为U3的控制信号，R16、R22、R29、R31、R25、DV_1、DV_2、DV_3、DV_4为U3输出保护电路，U6为信号采集模块，采用8通道16位并行模数转换器ADC7606BST型号的集成铁片制成，C20、C23、C25、C26、C28、C29和C38均为U6的电源滤波电容，J1、J2和J3为采样控制选择焊点，R60、R61和R63为外围电路；继电器JDQ1~JDQ14均为型号HF46的单刀单掷常开继电器，可通过250V/5A的信号，D14~D25、D50和D51为继电器续流二极管，U12和U13为ULN2003芯片来驱动继电器，JP2为继电器输出端子和温度传感器输入端子和U3的通信端子，BJP为蜂鸣器输出端子和控制器总开关端子；D32、R78和C53为温度传感器输入保护电路；Q7、FM1和R92组成为蜂鸣器报警电路；电压互感器模块R6、R7、R8、R19、R20、R21和R23构成三相电压采样的分压电路，该电路将电压信号衰减450倍把信号送给U6，C6、C7和C8为滤波电容，滤掉电压波形上的毛刺，PU为电压输入端子，可输出最高400V的电压；电流互感器模块包括ABC三相电流电路，其中PI为电流输入端子、PGND为电流输出端子，CTA1、CTB1和CTC1分别为A、B和C的三相电流采样互感器，第一路电流由R12、D36、D37、R5、R14、C1、C3、C9、C11和U2A构成一个100倍放大电路，将采集过来的电流信号放大100倍送给U6，其中R12为反相输入电阻，R5为反馈电阻，C1为波形滤波电容，C3、C11为电源滤波电容，R14、C9为输出阻抗匹配电路，其余两路为B、C相的电流放大电路，U15包括U15A和U15B两路电路，其中R65、C43、R72、R64和U15A构成U15的一个放大电路，此电路对U15的信号放大100倍，C74、C75为U15的电源滤波电容，U9为比较器，输入信号通过100K的R70耦合电阻的U9输出接1K上拉电阻R67接到供电电源上，同时对地接47pF电容滤掉毛刺，再把U9的输出信号送给U11，CTA1、D8、D9、R69、R68、C40和U15B为U15的另一个电流放大电路，其中CTA1为漏电电流采集互感器，将ABC三相电流线穿过，若有漏电电流就会反映到互感器二次，U15B、R69、R67构成的放大电路将该漏电信号放大，R71、RW1、U9B、R66和、C41构成比较电路，将放大后的漏电信号与一个直流信号比较，若漏电信号大于直流信号的话，U9将输出一个脉冲信号送给U10，其中这个直流信号由顶调电位器RW1提供，调节RW1可改变这个直流信号的大小，从而控制漏电报警电流的大小；DY1为5V转±12V电源模块为电路中的运放提供电源，L1、C33和C34为输入滤波器件，C35和C36为输出滤波电容；DY2为U3提供独立的电源，R62和D7构成一个DY2电源指示电路，C27和C30分别是电源输入、输出滤波电容；DY3为控制器主供电电源，采用220V转5V2A电源模块，JP1为输入端子、FUSE为220V1A保险丝，MOV为压敏电阻、NTC为温敏电阻都起到保护电源的作用，C45、C44为DY3电源滤波电容，D10和D11为瞬变二极管，消除电源模块输出毛刺。所述的集成电路板采用双层的PCB板材的主板制成。所述的全触摸液晶显示屏上还设置有密码保护。所述的三极管Q1采用9013-SOT23的封装贴片三极管制成，三极管Q7采用9012-SOT23的封装贴片三极管制成。所述的二极管D14、 D15、 D16、 D17、 D18、 D19、 D20、D21、 D22、 D23、 D24、 D25、 D50、 D51、D36、 D37、 D38、 D39、 D40、 D41、 D42、 D43、D44、 D45、 D46、 D47、D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、 D9、 D26、 D27、 D28、 D29、 D30和D31采用IN4148的封装贴片二极管制成，二极管D33、 D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3和D_V4采用SMBJ6.0CA的封装贴片二极管制成。所述的控制器的U2、 U5、U7和U16采用OPA4277-SOP14的集成贴片制成，U15采用LM358-SOP8的集成贴片制成，U9采用LM393-SOP8的集成贴片制成，U3采用MAX485-SOP8的集成贴片制成，U1和U4采用PC817-SOP4的集成贴片制成，U10采用LQFP100-STM32F103VGT6的集成贴片制成，U12和U13采用ULN2003-SOP16的集成贴片制成，U8采用AMS1117-3.3V-SOT223的集成贴片制成，U11采用LQFP100-EPM240T100C5N的集成贴片制成，U6采用LQFP64/ADC7606BST的集成贴片制成。所述的控制器整体制采用c语言运行算法。

本发明在使用时，当手动运行时，电路连接完成检查无误后，开始上电，控制器的全触摸液晶显示屏3的屏幕亮，根据用户实际匹配的电压互感器、电流互感器参数设定控制器内对应的电压互感器变比值和电流互感器变比值输入，根据控制器显示的系统电压值再设置菜单中的过压值，设置为系统电压值的1.3倍，欠压值设置为系统电压值的0.7倍；根据控制显示的系统电流，设置菜单中的过流保护值为系统电流值的1.4倍；根据本柜设计的回路容量设置控制器的输出回路数；设置每一回路消除谐波占基波含量的百分比值，根据消谐柜装机的实际容量设置每一个回路的容量；参数设置完成后，保存，然后退出参数设置界面，进入控制器运行界面，点击总开关，使合闸信号灯亮，进入手动运行界面，手动点击控制器的输出回路开关，使其全部闭合，观察闭合信号灯有没有信号反馈，如有信号反馈，观察控制系统是否运行正常；当自动运行时，开始上电，控制器的全触摸液晶显示屏3的屏幕亮，根据用户实际匹配的电压互感器、电流互感器参数设定控制器内对应的电压互感器变比值和电流互感器变比值输入，根据控制器显示的系统电压值再设置菜单中的过压值，设置为系统电压值的1.3倍，欠压值设置为系统电压值的0.7倍；根据控制显示的系统电流，设置菜单中的过流保护值为系统电流值的1.4倍；根据本柜设计的回路容量设置控制器的输出回路数；参数设置完成后，保存，然后退出参数设置界面，进入控制器运行界面，点击总开关，使合闸信号灯亮，进入自动运行界面，采集到的三相电压和三相电流，通过软件自动运算，得出谐波电流占基本电流的百分比，控制器根据每一回路消除谐波的含量自动存储监测到的数据，根据设定的谐波含量值投入控制器每组滤波器容量，当投入的滤波器容量达到设定的谐波含量值时则停止投入，反之若投入的滤波器容量未达到设定的谐波含量值时则继续投入滤波器组，每投入1个回路消除总谐波含量的6%~7%，信号灯有没有信号反馈，如有信号反馈，观察控制系统是否运行正常。

Claims

1.一种中频柜专用消谐控制器，包括：中频柜和设置在中频柜上的控制器，所述的控制器外设置有保护外壳，外保护壳内设置有集成电路板，所述的集成电路板由电源、单片机、电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键、电路开关、全触摸液晶显示屏、电流互感器、继电器、顶调电位器、有源晶振、二极管、三极管、电容和电阻组成，所述的外保护壳的正面设置有全触摸液晶显示屏，所述的蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关均在全触摸液晶显示屏上显示，外保护壳的左右两侧边设置有散热孔，散热孔上下方均设置有挂件孔，外保护壳的上下两侧边设置有安装孔和端子孔。

2.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的集成电路板的电路连接如下连接方式，电压测量模块、电流测量模块、温度传感器、时钟芯片、蜂鸣器、LED灯、按键和电路开关的电路均与全触摸液晶显示屏的电路相连接，所述的电源包括：DY1、DY2和DY3；集成贴片包括：U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12、U、U13、U14、U15和U16；电容包括：C20、 C23、 C28、 C29，C5、 C32、 C33、 C37、 C45、 C47、 C48、 C49、 C50、C51、 C52、 C54、 C55、 C56、 C57、 C58、 C59、 C60、 C61、C2、 C3、 C11、 C13、 C18、 C40、C53、 C68、 C69、 C70、 C71、 C72、 C73、 C74、 C75、 C76、C6、 C7、 C8、C41、 C42、C10、C16、 C22、 C63、 C64、 C66、C26、 C38、C24、 C25、C4、 C14、 C19、 C27、 C30、 C62、 C65、C67、C31、C34、 C35、 C36、 C44和C39；安规电容C78，其中，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48、C54、C55、C56、C57、C58、C59、 C45、C44、C20、C23、C25、C26、C28、C29、C38为100nF电源滤波电容，C33、C34、C74、C75为输入滤波器件，C35、C36为输出滤波电容，C1为波形滤波电容；电阻包括：R6、R7、 R8、R4、 R23、 R59、R25、R12、 R13、 R22、 R29、 R35、 R36、 R53、 R54、R69、R3、 R26、R92、R2、 R5、 R10、 R27、 R32、 R34、 R42、 R52、 R60、 R61、 R62、 R63、R65、 R66、 R67、 R76、 R77、R9、 R11、 R33、 R38、 R49、 R57、 R80、 R82、 R84、 R86、 R88、R90、R19、 R20、 R21、R16、 R18、 R24、 R28、 R31、R1、 R14、 R30、 R37、 R41、 R43、 R44、R45、 R46、 R47、 R48、 R50、 R51、 R55、 R68、 R71、 R73、 R74、 R75、 R78、 R79、 R85和R89；精密电阻R6、R7和 R8；二极管包括：D14、 D15、 D16、 D17、 D18、 D19、 D20、 D21、D22、 D23、 D24、 D25、 D50、 D51、D36、 D37、 D38、 D39、 D40、 D41、 D42、 D43、 D44、D45、 D46、 D47、D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、 D9、 D26、 D27、 D28、 D29、 D30、 D31、D33、 D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3、 D_V4、D7、 D12和 D13；三极管包括：Q1和Q7；继电器包括：JDQ1、 JDQ2、 JDQ3、 JDQ4、 JDQ5、 JDQ6、 JDQ7、 JDQ8、 JDQ9、JDQ10、 JDQ11、 JDQ12、 JDQ13和 JDQ14；电流互感器包括：CTA2、 CTB2、 CTC2，CTA1、 CTB1和 CTC1；有源晶振包括：50M的ZJ1和8M的ZJ2；按键S1；焊点J1、J2和J3；10P插座为J4；5P端子为J5；液晶显示屏LCD1；蜂鸣器FM1；顶调电位器RW1；其中，控制器的CPLD 为U11采用100管脚的EPM240C100T5N制成，C49、C50、C51、C52、C60、C61、C47、C48为U11的电源滤波电容，ZJ1为U11的有源晶振通过U11的12脚CLK0输入时钟芯片，D13为U11的运行指示灯提示U11的运行状态，1K的 R77为U11的限流电阻，J4为U11的下载接口；控制器的单片机CPU 为U10采用100管脚的STM32F103VGT6制成，J5为U10的仿真接口，通过这个J5对STM32进行仿真和下载程序，10K 的R74和R75分别为U10的下载接口的上拉电阻和下拉电阻，C54、C55、C56、C57、C58、C59为U10的电源滤波电容以提供更加稳定的电源，R73、C46和S1组成U10的复位电路，复位电路包括上电复位与按键复位，LCD1为TFT7寸彩色液晶显示屏，通过串口与U10相连进行通信；U8为AMS1117-3.3V稳压芯片为控制器的CPLD与单片机提供3.3V电压；U3为MAX485芯片，U1和U4为U3的信号隔离光耦， R2、R3、R26和R27为485输入、输出电阻，Q1、R18、R28和R24构成一个反向电路作为U3的控制信号，R16、R22、R29、R31、R25、DV_1、DV_2、DV_3、DV_4为U3输出保护电路，U6为信号采集模块，采用8通道16位并行模数转换器ADC7606BST型号的集成铁片制成，C20、C23、C25、C26、C28、C29和C38均为U6的电源滤波电容，J1、J2和J3为采样控制选择焊点，R60、R61和R63为外围电路；继电器JDQ1~JDQ14均为型号HF46的单刀单掷常开继电器，可通过250V/5A的信号，D14~D25、D50和D51为继电器续流二极管，U12和U13为ULN2003芯片来驱动继电器，JP2为继电器输出端子和温度传感器输入端子和U3的通信端子，BJP为蜂鸣器输出端子和控制器总开关端子；D32、R78和C53为温度传感器输入保护电路；Q7、FM1和R92组成为蜂鸣器报警电路；电压互感器模块R6、R7、R8、R19、R20、R21和R23构成三相电压采样的分压电路，该电路将电压信号衰减450倍把信号送给U6，C6、C7和C8为滤波电容，滤掉电压波形上的毛刺，PU为电压输入端子，可输出最高400V的电压；电流互感器模块包括ABC三相电流电路，其中PI为电流输入端子、PGND为电流输出端子，CTA1、CTB1和CTC1分别为A、B和C的三相电流采样互感器，第一路电流由R12、D36、D37、R5、R14、C1、C3、C9、C11和U2A构成一个100倍放大电路，将采集过来的电流信号放大100倍送给U6，其中R12为反相输入电阻，R5为反馈电阻，C1为波形滤波电容，C3、C11为电源滤波电容，R14、C9为输出阻抗匹配电路，其余两路为B、C相的电流放大电路，U15包括U15A和U15B两路电路，其中R65、C43、R72、R64和U15A构成U15的一个放大电路，此电路对U15的信号放大100倍，C74、C75为U15的电源滤波电容，U9为比较器，输入信号通过100K的R70耦合电阻的U9输出接1K上拉电阻R67接到供电电源上，同时对地接47pF电容滤掉毛刺，再把U9的输出信号送给U11，CTA1、D8、D9、R69、R68、C40和U15B为U15的另一个电流放大电路，其中CTA1为漏电电流采集互感器，将ABC三相电流线穿过，若有漏电电流就会反映到互感器二次，U15B、R69、R67构成的放大电路将该漏电信号放大，R71、RW1、U9B、R66和、C41构成比较电路，将放大后的漏电信号与一个直流信号比较，若漏电信号大于直流信号的话，U9将输出一个脉冲信号送给U10，其中这个直流信号由顶调电位器RW1提供，调节RW1可改变这个直流信号的大小，从而控制漏电报警电流的大小；DY1为5V转±12V电源模块为电路中的运放提供电源，L1、C33和C34为输入滤波器件，C35和C36为输出滤波电容；DY2为U3提供独立的电源，R62和D7构成一个DY2电源指示电路，C27和C30分别是电源输入、输出滤波电容；DY3为控制器主供电电源，采用220V转5V2A电源模块，JP1为输入端子、FUSE为220V1A保险丝，MOV为压敏电阻、NTC为温敏电阻都起到保护电源的作用，C45、C44为DY3电源滤波电容，D10和D11为瞬变二极管，消除电源模块输出毛刺。

3.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的集成电路板采用双层的PCB板材的主板制成。

4.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的全触摸液晶显示屏上还设置有密码保护。

5.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的三极管Q1采用9013-SOT23的封装贴片三极管制成，三极管Q7采用9012-SOT23的封装贴片三极管制成。

6.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的二极管D14、D15、 D16、 D17、 D18、 D19、 D20、 D21、 D22、 D23、 D24、 D25、 D50、 D51、D36、 D37、D38、 D39、 D40、 D41、 D42、 D43、 D44、 D45、 D46、 D47、D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D8、D9、 D26、 D27、 D28、 D29、 D30和 D31采用IN4148的封装贴片二极管制成，二极管D33、D34、 D35、D100、D10、 D11、 D32、D_V1、 D_V2、 D_V3和D_V4采用SMBJ6.0CA的封装贴片二极管制成。

7.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的控制器的U2、U5、U7和U16采用OPA4277-SOP14的集成贴片制成，U15采用LM358-SOP8的集成贴片制成，U9采用LM393-SOP8的集成贴片制成，U3采用MAX485-SOP8的集成贴片制成，U1和U4采用PC817-SOP4的集成贴片制成，U10采用LQFP100-STM32F103VGT6的集成贴片制成，U12和U13采用ULN2003-SOP16的集成贴片制成，U8采用AMS1117-3.3V-SOT223的集成贴片制成，U11采用LQFP100-EPM240T100C5N的集成贴片制成，U6采用LQFP64/ADC7606BST的集成贴片制成。

8.根据权利要求1所述的中频柜专用消谐控制器，其特征在于：所述的控制器整体制采用c语言运行算法。