CN204967274U - 一种低压无功补偿装置 - Google Patents

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皮天彬
许涛
曾芎
王晓波
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Abstract

本实用新型公开了一种低压无功补偿装置，包括计量芯片、主控芯片、时钟芯片、采样输入模块、隔离电路和过零触发模块，主控芯片分别连接通信模块、时钟芯片、数据存储模块、人机接口、过零触发模块和计量芯片，人机接口还分别连接键盘模块和显示模块，过零触发模块还连接晶闸管投切开关，计量芯片还分别连接晶振和隔离电路。本实用新型采用专用电能计量芯片+主控芯片的动态低压无功补偿电路，采用计量芯片实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片的运算量，降低了对单片机的要求，保证了系统的稳定性及抗干扰性。

Description

一种低压无功补偿装置
技术领域
本实用新型涉及一种无功补偿装置，具体是一种低压无功补偿装置。
背景技术
电力系统无功功率的平衡是电能质量的重要保证，在电力系统0.4kV低压电网中，采用无功补偿的方法来提高功率因数，减少无功损耗，是改善供电质量、减少损耗、提高设备利用率的重要手段之一。目前低压无功补偿装置多采用MCU作为主处理器，通过A/D采样电网的电压、电流参数，实时计算电网的无功功率、无功电流或功率因数，根据相应的控制策略来控制电容器组的投切，实现对电网的无功补偿。这类控制器由于A/D采样精度不高，计算量较大，对CPU计算性能要求高，设计复杂且难度大，无功补偿精度低，系统响应时间比较长等，通常只能用于对无功补偿动态响应速度要求不高的场合。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低压无功补偿装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种低压无功补偿装置，包括计量芯片、主控芯片、时钟芯片、采样输入模块、隔离电路和过零触发模块，所述主控芯片分别连接通信模块、时钟芯片、数据存储模块、人机接口、过零触发模块和计量芯片，人机接口还分别连接键盘模块和显示模块，过零触发模块还连接晶闸管投切开关，计量芯片还分别连接晶振和隔离电路，隔离电路还连接采样输入电路，采样输入电路还分别连接电流互感器和电压互感器；所述过零触发模块包括芯片U1、电阻R1和与门F1，与门F1两输入端均连接主控芯片，主控芯片还通过电阻R1连接芯片U1引脚1，所述与门F1输出端连接芯片U1引脚2，芯片U1引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅D1的G极，双向可控硅D1的T1极分别连接电阻R4另一端、电容C1和晶闸管投切开关，晶闸管投切开关还分别连接双向可控硅D1的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容C1另一端，所述电阻R2另一端连接芯片U1引脚6。
作为本实用新型进一步的方案：所述计量芯片采用ATT7022A。
作为本实用新型进一步的方案：所述主控芯片采用单片机Atmega128。
作为本实用新型进一步的方案：所述隔离电路采用光电耦合器隔离。
作为本实用新型进一步的方案：所述晶振采用28MHz。
作为本实用新型进一步的方案：所述数据存储模块采用FM24C64。
作为本实用新型再进一步的方案：所述芯片U1为MOC3083。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用专用电能计量芯片+主控芯片的动态低压无功补偿电路，采用计量芯片实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片的运算量，降低了对单片机的要求，保证了系统的稳定性及抗干扰性，采样输入电路和计量芯片间加入隔离电路，有效防止采样输入的电流变化对计量芯片的冲击。
附图说明
图1为低压无功补偿装置的电路原理框图；
图2为低压无功补偿装置中过零触发模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种低压无功补偿装置，包括计量芯片、主控芯片、时钟芯片、采样输入模块、隔离电路和过零触发模块，主控芯片分别连接通信模块、时钟芯片、数据存储模块、人机接口、过零触发模块和计量芯片，人机接口还分别连接键盘模块和显示模块，过零触发模块还连接晶闸管投切开关，计量芯片还分别连接晶振和隔离电路，隔离电路还连接采样输入电路，采样输入电路还分别连接电流互感器和电压互感器；过零触发模块包括芯片U1、电阻R1和与门F1，与门F1两输入端均连接主控芯片，主控芯片还通过电阻R1连接芯片U1引脚1，与门F1输出端连接芯片U1引脚2，芯片U1引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅D1的G极，双向可控硅D1的T1极分别连接电阻R4另一端、电容C1和晶闸管投切开关，晶闸管投切开关还分别连接双向可控硅D1的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容C1另一端，电阻R2另一端连接芯片U1引脚6。
计量芯片采用ATT7022A。
主控芯片采用单片机Atmega128。
隔离电路采用光电耦合器隔离。
晶振采用28MHz。
数据存储模块采用FM24C64。
芯片U1为MOC3083。
本实用新型的工作原理是：请参阅图1和图2，实现低电压、高精度的无功补偿的前提是能够准确的测量系统的运行参数，包括对有功功率、无功功率、能量、电网的功率因数、谐波状况等参数的采集和测量。利用芯片ATT7022A电能计量芯片可以得到这些参数的精确值。在控制策略上，许多无功补偿控制器以功率因数作为投切判据，而实际上功率因数的高低并不能直接反映无功缺额的大小，这就极易造成在某些情况下频繁误动。本实用新型采用无功缺额作为主判据，以功率因数和电压作为辅助判据的综合判据，通过执行机构实现补偿电容器的循环投切，对无功补偿电容的控制更加合理。
计量芯片主要是将从电流互感器和电压互感器送来的数据进行数字高通滤波和移项滤波或相位校正进行计算，得到需要的参数量，包括电压与电流有效值、功率、频率、相位角等参数，并将这些参数存于计量参数寄存器中，通过SPI口将参数传给主控芯片，采样输入电路和计量芯片间加入隔离电路，有效防止采样输入的电流变化对计量芯片的冲击。
主控芯片通过对芯片ATT7022的测量结果分析、判断，决定是否进行无功补偿，即电容器的投切，由于电容器两端电压不能突变，系统电压和电容器电压的差值较大时，触发双向晶闸管D1会产生很大的电流冲击，为了防止在投切电容器时的电流冲击，必须在晶闸管两端电压为零时刻投切，所以选择具有过零触发能力的芯片控制电容器的投切。
人机接口连接显示模块和键盘模块。键盘模块有确定、退出、前进和后退4个通用按键，可手动改变电容器的投切状态，可切换液晶显示内容和设置时钟时间；显示模块采用RT12864模块，主要显示当前各相的电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率、各电容器投切状态以及系统时间等。
本实用新型采用专用电能计量芯片+主控芯片的动态低压无功补偿电路，采用计量芯片实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片的运算量，降低了对单片机的要求，保证了系统的稳定性及抗干扰性。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种低压无功补偿装置，包括计量芯片、主控芯片、时钟芯片、采样输入模块、隔离电路和过零触发模块，其特征在于，所述主控芯片分别连接通信模块、时钟芯片、数据存储模块、人机接口、过零触发模块和计量芯片，人机接口还分别连接键盘模块和显示模块，过零触发模块还连接晶闸管投切开关，计量芯片还分别连接晶振和隔离电路，隔离电路还连接采样输入电路，采样输入电路还分别连接电流互感器和电压互感器；所述过零触发模块包括芯片U1、电阻R1和与门F1，与门F1两输入端均连接主控芯片，主控芯片还通过电阻R1连接芯片U1引脚1，所述与门F1输出端连接芯片U1引脚2，芯片U1引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅D1的G极，双向可控硅D1的T1极分别连接电阻R4另一端、电容C1和晶闸管投切开关，晶闸管投切开关还分别连接双向可控硅D1的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容C1另一端，所述电阻R2另一端连接芯片U1引脚6。
2.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述计量芯片采用ATT7022A。
3.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述主控芯片采用单片机Atmega128。
4.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述隔离电路采用光电耦合器隔离。
5.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述晶振采用28MHz。
6.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述数据存储模块采用FM24C64。
7.根据权利要求1所述的低压无功补偿装置，其特征在于，所述芯片U1为MOC3083。
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GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of utility model: Control circuit and control method of low-voltage reactive compensation device

Effective date of registration: 20161116

Granted publication date: 20160113

Pledgee: Pudong Shanghai Development Bank Limited by Share Ltd Kunming branch

Pledgor: KUNMING YAOLONG CONFIDENCE TRANSFORMER MANUFACTURING CO., LTD.

Registration number: 2016530000019

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
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Date of cancellation: 20190104

Granted publication date: 20160113

Pledgee: Pudong Shanghai Development Bank Limited by Share Ltd Kunming branch

Pledgor: KUNMING YAOLONG CONFIDENCE TRANSFORMER MANUFACTURING CO., LTD.

Registration number: 2016530000019

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Granted publication date: 20160113

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