CN202737470U - 基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，包括主控CPU和与主控CPU相连的三相投切电路，所述三相投切电路包括各相检测电路、各相继电器、各相继电器驱动电路、各相可控硅和各相可控硅驱动电路；控制系统还包括分别与主控CPU相连的采样电路和输入输出电路，所述主控CPU分别与各相检测电路、各相继电器驱动电路和各相可控硅驱动电路相连；所述各相检测电路分别与三相电相连。本实用新型采用了模块化设计，使控制系统中的电路设计更加紧凑，方便安装和维护；该控制系统通过主控CPU与驱动电路结合可实现电压过零时刻的可控硅使用，避免了涌流现象，在切出可控硅时，实现电流过零自动关断，减低了能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及交流干线或交流配电网络的电路控制技术领域，尤其涉及一种基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统。
背景技术
随着社会经济的发展，居民生活水平的提高，电力需求不断增大，配电网的供电长度也越来越长，尤其是在低压配电网中，节能型电器产品不断增多，非线性负载尤其感性负载越来越多，造成低压电网中无功损耗的增大，影响电网供电能力。目前，在提倡节能减排的大背景下，加强和改善电网的无功补偿状况对于减少配网损耗，提高客户电压质量等方面具有非常积极的意义。
在传统技术中，电容器控制系统主要采用机械式触点投切开关、低压电容器、热继电器和熔断器来完成电容器的控制。在机械式触点投切开关中，三相开关在随机不确定的电网电压点投切低压电容器，电流冲击大，冲击电流为至少数倍的额定电流，容易引起电网电压畸变。机械式触点投切开关有时还出现合闸机械触点弹跳、打开触点重燃的危险，特别是当触点弹燃使得电容器组过电压，容易损坏电容器。机械式触点投切开关一旦投入后都是靠热继电器线圈保持通电状态，其自身功耗大，易发热，浪费了电能，降低了使用寿命。另外，传统电容器的控制系统复杂性高，使得电容器整体体积过大，在一定规格的配电箱内所能安设的数量有限，增加了所占空间，降低了工作效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有电容器控制系统存在无功补偿不足、故障率高、自身功耗大、接线多和不易维护的问题，提供了一种体积小、能耗低、无功补偿精细、故障率低、方便维护的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案是：
一种基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，包括与控制系统相连的三相电，三相电为A相电、B相电和C相电，所述控制系统包括主控CPU和与主控CPU相连的A相投切电路、B相投切电路和C相投切电路，三相电分别与对应的投切电路相连，所述A相投切电路设有依次相连的A相检测电路、A相继电器和A相继电器驱动电路；所述B相投切电路设有依次相连的B相检测电路、B相继电器和B相继电器驱动电路，B相检测电路依次连接有B相可控硅和B相可控硅驱动电路，所述B相继电器与B相可控硅相连；所述C相投切电路设有依次相连的C相检测电路、C相继电器和C相继电器驱动电路，C相检测电路依次连接有C相可控硅和C相可控硅驱动电路，所述C相继电器与C相可控硅相连；所述控制系统还包括分别与主控CPU相连的采样电路和输入输出电路，所述主控CPU分别与各相检测电路、各相继电器驱动电路和各相可控硅驱动电路相连；所述各相检测电路分别与三相电相连。
优选地，所述控制系统还包括与主控CPU相连的主板接口电路，所述主控CPU均通过主板接口电路与A相投切电路、B相投切电路、C相投切电路、采样电路和输入输出电路相连。
优选地，所述主控CPU为ATMEGA64单片机。
优选地，所述各相继电器为同步开关继电器。
优选地，所述控制系统还包括与主控CPU相连的保护电路，所述保护电路包括与主控CPU相连的DSP控制芯片、温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路，所述DSP控制芯片分别与温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路相连，所述谐波检测单元与采样电路相连。
相比较于现有技术，本实用新型的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统采用了模块化设计，使控制系统中的电路设计更加紧凑，方便安装、搬运和维护；该控制系统通过主控CPU与驱动电路结合可实现电压过零时刻的可控硅使用，避免了涌流现象，在切出可控硅时利用可控硅电流过零关断的特性，实现电流过零自动关断，从而减低了能耗。本实用新型结构简单、成本低，并且控制系统的保护电路可以避免电路在高危状况下运行，使产品运行安全可靠性更高，保护电路设有温度传感器、相序判断电路和谐波检测电路，设备运行出现过温、相序不正常或谐波过量的情况导致设备故障时，控制系统通过DSP控制芯片发出报警信息，使主控CPU控制切断工作电路保证系统正常运行。
附图说明
图1是本实用新型基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此。
参照图1，本实用新型的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统包括三相电、主控CPU、三相投切电路、主板接口电路、保护电路、采样电路和输入输出电路。所述三相电通过三相投切电路与主板接口电路相连，保护电路、采样电路和输入输出电路分别与主板接口电路相连，所述主控CPU与主板接口电路相连。控制系统的线路连接方式采用集成线路板的模式，以便将不同的电路和元器件分开设置，通过主板接口电路使控制系统所有的线路布置集成一体，增加了控制系统的紧凑性，与传统的控制系统相比较，节约了一半的安装空间，更加方便安装和运输。所述主控CPU为ATMEGA64单片机，单片机设有用于保证单片机正常工作的外围电路。所述各相继电器为同步开关继电器，同步开关继电器通过自身的永久磁钢而保持常闭或常开状态，不需要额外的电能维持，同时也不会因线圈的通电而产生热能流失，进一步降低了本实用新型的能耗。
所述三相电为A相电、B相电和C相电，三相投切电路为A相投切电路、B相投切电路和C相投切电路，三相电分别与对应的投切电路相连。所述A相投切电路设有依次相连的A相检测电路、A相继电器和A相继电器驱动电路。所述B相投切电路设有依次相连的B相检测电路、B相继电器和B相继电器驱动电路，B相检测电路依次连接有B相可控硅和B相可控硅驱动电路，所述B相继电器与B相可控硅相连。所述C相投切电路设有依次相连的C相检测电路、C相继电器和C相继电器驱动电路，C相检测电路依次连接有C相可控硅和C相可控硅驱动电路，所述C相继电器与C相可控硅相连。所述主控CPU分别与各相检测电路、各相继电器驱动电路和各相可控硅驱动电路相连，其中各相检测电路为A相检测电路、B相检测电路和C相检测电路，各相继电器驱动电路为A相继电器驱动电路、B相继电器驱动电路和C相继电器驱动电路，各相可控硅驱动电路为B相可控硅驱动电路和C相可控硅驱动电路，所述各相检测电路分别与对应的三相电相连。
所述保护电路包括与主控CPU相连的DSP控制芯片、温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路，所述DSP控制芯片分别与温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路相连，所述谐波检测单元与采样电路相连。当设备运行出现过温、相序不正常或谐波过量的情况导致设备故障时，控制系统通过DSP控制芯片发出报警信息，使主控CPU控制切断工作电路保证系统正常运行。
本实用新型在工作时首先完成控制系统的自检，检测采样电路、主板接口电路和输入输出电路是否正常，如果正常，控制系统开始工作。此时，控制系统开始检测电网的功率因数及功率计算，如果功率因数未达到控制系统的预设值，而且还有共补电容未投入则首先进行共补电容投切；如果共补电容已经投完，则进行分补电容投切，按照从容量大到容量小的投切顺序进行。首先用可控硅过零点进行投切，5秒后投入继电器，当到达预设值停止投切，进行循环检测。如果网络负荷降低进行反序切断，先切断小容量的电容，再切断大容量电容，切断时也是先进行可控硅零点切入断开继电器，断开可控硅。
本实用新型中，通过控制系统的检测，可实现在电压过零的时候才将可控硅投入，避免了涌流；而当稳定后，在用同步开关继电器吸合导通，切出可控硅，由于同步开关继电器的主回路接触电阻小、功耗小，不发热且没有任何谐波产生；切出时，将可控硅投入，同步开关继电器切出，可控硅导通信号撤销，利用可控硅电流过零关断的特性，实现电流过零自动关断。由于可控硅和同步开关继电器能耗低，速度快，稳定性好，故满足了本实用新型低能耗、反应敏感、产品寿命周期长，安全性得到了大大提高，以及便于维护。保护电路可检测大功率元件的工作状态并进行及时的反馈，相序判断电路可检测电压输入端的情况，从而通过主控CPU做出相对应的反馈，输入输出电路可与外部指示灯连接，从而能够直观、便捷的显示本实用新型的工作状态，实现实时监控。
Claims (5)
1.一种基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，包括与控制系统相连的三相电，三相电为A相电、B相电和C相电，所述控制系统包括主控CPU和与主控CPU相连的A相投切电路、B相投切电路和C相投切电路，三相电分别与对应的投切电路相连，其特征在于，所述A相投切电路设有依次相连的A相检测电路、A相继电器和A相继电器驱动电路；所述B相投切电路设有依次相连的B相检测电路、B相继电器和B相继电器驱动电路，B相检测电路依次连接有B相可控硅和B相可控硅驱动电路，所述B相继电器与B相可控硅相连；所述C相投切电路设有依次相连的C相检测电路、C相继电器和C相继电器驱动电路，C相检测电路依次连接有C相可控硅和C相可控硅驱动电路，所述C相继电器与C相可控硅相连；所述控制系统还包括分别与主控CPU相连的采样电路和输入输出电路，所述主控CPU分别与各相检测电路、各相继电器驱动电路和各相可控硅驱动电路相连；所述各相检测电路分别与三相电相连。
2.根据权利要求1所述的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与主控CPU相连的主板接口电路，所述主控CPU均通过主板接口电路与A相投切电路、B相投切电路、C相投切电路、采样电路和输入输出电路相连。
3.根据权利要求1所述的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，其特征在于，所述主控CPU为ATMEGA64单片机。
4.根据权利要求1所述的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，其特征在于，所述各相继电器为同步开关继电器。
5.根据权利要求1所述的基于模块化设计的节能型智能化低压无功补偿控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与主控CPU相连的保护电路，所述保护电路包括与主控CPU相连的DSP控制芯片、温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路，所述DSP控制芯片分别与温度传感器、谐波检测单元和相序判断电路相连，所述谐波检测单元与采样电路相连。
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| CN108054761A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-18 | 福州大学 | 一种基于ip-iq法和相控投切技术的电网无功补偿的方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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