CN204333966U - 一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置 - Google Patents

一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置 Download PDF

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张贵生
周孟然
朱艳娜
乔国通
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Abstract

本实用新型提供了一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，属于供电电网领域，包括AT89C51单片机主控制器、检测与测量模块、供电与保护模块、过零触发模块和人机接口模块。AT89C51单片机主控制器对整个电路进行系统分析、逻辑判断和实时控制，最后选定最佳补偿效果的补偿方式；检测与测量模块包括电压与电流检测器、A/D转换器和功率因数测量系统，该系统通过信号整形、同步周期测量、相位测量等计算后对电路功率因数进行跟踪检测；供电与保护模块主要对供电电源提供安全保护；过零触发模块通过改变同步开关器件的周波数对开关频率实时控制；人机接口模块负责键入和显示。本实用新型可以提高电网功率因数、系统控制精度，节约电能。

Description

一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置
技术领域
本实用新型属于供电电网领域，具体涉及一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置。
背景技术
随着电动机、日光灯等感性负载使用量的增加，人们正常的生产生活对供电电网质量的要求也越来越高。然而，供电电网中无功功率的大量存在会在很大程度上导致电路功率因数降低、传输损耗增加和电网可靠性降低，无功功率平衡是电力传输合理性和供电电网稳定性的重要指标。因此，无功补偿技术作为一种新型的电网无功功率补偿方式正日益引起人们的关注，传统的无功补偿技术主控制器控制不精确、开关投切时间不稳定，难以对无功功率实施有效控制，影响无功补偿效果。
我们在对国内相关科研院所和现代化供电电网做了广泛调研的基础上，将新型的同步开关投切技术应用于无功补偿电路中，设计了基于单片机的智能动态无功补偿装置。学校供电电网安装该系统后，该系统对感性负载能进行有效的无功功率补偿，并在很大程度上减少了电损，降低了供电电网中电压波动和谐波的出现，稳定了电网，提高供电可靠性。本无功补偿装置中AT89C51单片机和LXK-45G型低压智能选相开关的采用大大提高了无功补偿量和电容器投切精度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，以实现对供电电网中感性负载的无功功率补偿。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，包括AT89C51单片机主控制器，所述AT89C51单片机主控制器上连接有检测与测量模块、供电与保护模块、过零触发模块和人机接口模块，所述检测与测量模块包括电压检测器、电流检测器、检测电路、A/D转换器以及功率因数测量系统，所述电压检测器、电流检测器接入检测电路，所述检测电路输出端连接A/D转换器，所述A/D转换器输出端接入AT89C51单片机主控制器，所述功率因数测量系统采用电流和电压信号的门限电压值的过零检测技术，其输出端接入AT89C51单片机主控制器；所述供电与保护模块包括供电电源，所述供电电源和AT89C51单片机主控制器之间连接有放电保护系统对供电电源提供安全保护；所述过零触发模块上连接有同步开关器件，所述过零触发模块通过改变同步开关器件的周波数对电容器投切频率实时控制；所述人机接口模块包括人机接口，其上连接有键盘和LCD显示屏，负责键入和显示；所述AT89C51单片机主控制器对整个电路进行系统分析、逻辑判断和实时控制，最后选定最佳补偿效果的补偿方式；所述同步开关器件为LXK-45G型低压智能选相开关；所述电压检测器为AN051型电压检测器，所述电流检测器为MAX4373型电流检测器；所述供电保护模块采用基于过流保护和短路保护的放电保护电路。
本实用新型的工作原理是：将具有电压滞后电流特性的容性负载与具有电压超前电流特性的感性负载并联在同一个电路里，电源提供的电能在这两种负载之间相互转换。检测电路将检测到的电压和电流信号送至A/D转换器，经信号处理、转换，再将数字信号输送给AT89C51单片机主控制器，功率因数测量电路将检测电路采集到的电信号进行信号整形、同步周期测量、相位测量等计算，从而可以对电路功率因数进行跟踪检测，最终由主控制器选定最佳补偿效果的补偿方式。利用这种方法实现对感性负载所需无功功率的补偿。
本实用新型与现有技术相比的有益效果体现在：
本实用新型采用AT89C51单片机作为主控制器提高了系统的控制精度，缩短了系统反应时间；采用MAX4373型电流检测器和AN051型电压检测器进行电信号的采集，采集电路集成度高、体积小、准确度高；采用过零检测技术的功率因数检测电路简化了电路结构，提高了检测稳定性和快速性；采用基于过流保护和短路保护的放电保护电路，能有效地防止因过流或短路而造成的电路损坏；采用LXK-45G型低压智能选相开关，其内含微处理器，智能控制电容器投切，结构简单、安装方便，可适用于恶劣环境。该装置能进行有效的无功功率补偿，并在很大程度上减少了电损，降低了供电电网中电压波动和谐波的出现，稳定了电网，提高供电可靠性。本无功补偿装置中AT89C51单片机和LXK-45G型低压智能选相开关的采用大大提高了无功补偿量和电容器投切精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细的说明：
如图1所示，一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，包括AT89C51单片机主控制器，所述AT89C51单片机主控制器上连接有检测与测量模块、供电与保护模块、过零触发模块和人机接口模块，所述检测与测量模块包括电压检测器、电流检测器、检测电路、A/D转换器以及功率因数测量系统，所述电压检测器、电流检测器接入检测电路，所述检测电路输出端连接A/D转换器，所述A/D转换器输出端接入AT89C51单片机主控制器，所述功率因数测量系统采用电流和电压信号的门限电压值的过零检测技术，其输出端接入AT89C51单片机主控制器；所述供电与保护模块包括供电电源，所述供电电源和AT89C51单片机主控制器之间连接有放电保护系统对供电电源提供安全保护；所述过零触发模块上连接有同步开关器件，所述过零触发模块通过改变同步开关器件的周波数对电容器投切频率实时控制；所述人机接口模块包括人机接口，其上连接有键盘和LCD显示屏，负责键入和显示；所述AT89C51主控制器对整个电路进行系统分析、逻辑判断和实时控制，最后选定最佳补偿效果的补偿方式；所述同步开关器件为LXK-45G型低压智能选相开关；所述电压检测器为AN051型电压检测器，所述电流检测器为MAX4373型电流检测器；所述供电保护模块采用基于过流保护和短路保护的放电保护电路。

Claims (3)

1.一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，其特征在于：包括AT89C51单片机主控制器，所述AT89C51单片机主控制器上连接有检测与测量模块、供电与保护模块、过零触发模块和人机接口模块；所述检测与测量模块包括电压检测器、电流检测器、检测电路、A/D转换器以及功率因数测量系统，所述电压检测器、电流检测器接入检测电路，所述检测电路输出端连接A/D转换器，所述A/D转换器输出端接入AT89C51单片机主控制器；所述功率因数测量系统采用电流和电压信号的门限电压值的过零检测技术，其输出端接入AT89C51单片机主控制器；所述供电与保护模块包括供电电源，所述供电电源和AT89C51单片机主控制器之间连接有放电保护系统；所述过零触发模块上连接有同步开关器件，所述过零触发模块通过改变同步开关器件的周波数对电容器投切频率实时控制；所述人机接口模块包括人机接口，其上连接有键盘和LCD显示屏，负责键入和显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，其特征在于：所述同步开关器件为LXK-45G型低压智能选相开关；所述电压检测器为AN051型电压检测器，所述电流检测器为MAX4373型电流检测器。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能低压动态无功补偿装置，其特征在于：所述供电保护模块采用基于过流保护和短路保护的放电保护电路。
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CN104979838A (zh) * 2015-07-07 2015-10-14 昆山阳澄爱普电气有限公司 一种低压无功补偿装置
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CN112531729A (zh) * 2020-12-09 2021-03-19 安徽信息工程学院 一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置

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