CN208112242U - 一种基于plc控制的自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PLC控制的自动补偿装置包括采集模块，与所述采集模块通信连接的控制器，以及受所述控制器控制的执行模块，其中，所述控制器为PLC控制器，所述执行模块包括继电器组和与所述继电器组匹配连接的接触器组以及与所述接触器组对应设置的补偿电容器组。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电网技术领域，具体涉及一种基于PLC控制的自动补偿装置。
背景技术
变频器作为电机驱动设备，在电机数量多且运行频率较低时，变频器需额外补偿无功功率，提高负载功率因数，提升变频器的运行效率。通常采用在负载端并联一定容量电容器实现无功功率的补偿，且需人为手动切入电容，当电机升至一定转速时，要切除补偿电容。补偿电容的投入和切除存在较大的滞后性且需要操作人员自行判断，可靠性和安全性较低。
上述现有技术存在以下缺点；
1、在变频器需要额外增加补偿无功功率时，需要手动操作，手动切换电容，响应速度慢。
2、在增加补偿电容过程中，需要操作人员判断增加补偿电容，容易产生很大的误差。
3、手动增加补偿电容，对操作人员的人身安全也不能保证。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PLC控制的自动补偿装置。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种基于PLC控制的自动补偿装置包括：采集模块，与所述采集模块通信连接的控制器，以及受所述控制器控制的执行模块，其中，所述控制器为PLC控制器，所述执行模块包括继电器组和与所述继电器组匹配连接的接触器组以及与所述接触器组对应设置的补偿电容器组。
在上述技术方案中，所述采集模块包括采集单元和与其串联连接的A/D转换器，所述A/D转换器连接至所述控制器。
在上述技术方案中，所述继电器组包括多个继电器，所述多个继电器均并联连接在所述控制器上，所述接触器组包括多个与继电器一一对应的接触器。
在上述技术方案中，所述补偿电容器组包括多个与接触器一一对应的补偿电容器，其中，所述补偿电容器LB3由三个分别并联连接在三相线上的补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2和补偿电容LB3-C3组成。
在上述技术方案中，还包括保护电路接触器QR1、电感器、电容组和可控硅开关组。
在上述技术方案中，所述电容组包括并联连接的电容器LB1和电容器LB2，所述电容器LB1由三个分别连接在三相线上的电容LB1-C1、电容LB1-C2和电容LB1-C3组成，所述电容器LB2由三个分别连接在三相线上的电容LB2-C1、电容LB2-C2和电容LB2-C3组成。
在上述技术方案中，所述电感器包括三个分别连接在三相线上的电感L4、电感L5和电感L6，所述电感器设置在所述保护电路接触器QR1和所述电容组之间，所述可控硅开关组包括三个分别连接在三相线上的可控硅开关S10、可控硅开关S11和可控硅开关S12。
在上述技术方案中，还包括用于提供直流电压的电源模块XT2，所述电源模块XT2为UPS电源。
在上述技术方案中，所述继电器组的继电器由三个分别连接在三相线上的六脚继电器组成，所述继电器由电源模块XT2供电，其中，每一个所述六脚继电器的引脚5和引脚6与电源模块XT2相连接，所述六脚继电器的引脚1和引脚2为常闭触点，所述六脚继电器的引脚3和引脚4为常开触点，所述接触器组的多个接触器均由220V交流电压源TX5供电，其中，所述220V交流电压源TX5与所述接触器QR3之间通过所述六脚继电器的引脚3和引脚4控制连接，所述接触器QR3为八触点接触器。
在上述技术方案中，所述补偿电容器LB3、所述接触器QR3和所述继电器组成主补偿电路，其中，所述补偿电容LB3-C1的两端、所述补偿电容LB3-C2的两端和所述补偿电容LB3-C3的两端均并联连接多个副补偿电路，所述副补偿电路为所述补偿电容器、与所述补偿电容器连接的所述接触器以及控制所述接触器的所述继电器一一对应组成的电路。
一种基于PLC控制的自动补偿装置的补偿方法包括以下步骤：
1)采集模块采集变频器输出的电网上的电压频率信号，并将该电压频率信号传输给PLC控制器；
2)PLC控制器判断是否需要补偿电容器组；
3)PLC控制器控制继电器组工作，继电器组控制对应的接触器组工作，并将补偿电容器组接入。
本实用新型的优点和有益效果为：
1、本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置能够实现自动补偿电容器的切换，响应速度快。
2、本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置采用控制器进行判断增加补偿电容器，产生的误差比较小。
3、本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置能够自动增加补偿电容器，操作安全，方便拆装，使用方便。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置的电路结构图。
图2为本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置的控制器的工作流程图。
图3为本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置的电路结构图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例一
如图1-3所示，一种基于PLC控制的自动补偿装置包括采集模块，与采集模块通信连接的控制器，以及受控制器控制的执行模块，其中，控制器为PLC控制器，执行模块包括继电器组和与继电器组匹配连接的接触器组以及与接触器组对应设置的补偿电容器组。
本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置采用采集模块采集变频器的输出电压信号，并将该信号传输到控制器中，控制器根据采集模块采集的变频器的输出电压信号自动判断是否需要补偿无功功率，并将该判断信号传输给执行模块，执行模块进行动作，自动补偿电容器动作，响应速度快，能够实现在200ms内完成自动控制补偿电容器的操作，实现功率因数的动态补偿。
进一步，采集模块包括采集单元和与其串联连接的A/D转换器，A/D转换器连接至控制器，其中，采集单元能够采集到变频器输出的电网上的三个单相交流频率信号，并将该交流频率信号转换成正弦方波脉冲信号，采集单元将该正弦方波脉冲信号传递给A/D转换器，A/D转换器将获得的正弦方波脉冲信号进行计算并将计算结果传输至控制器，供控制器判断是否增加补偿电容器组及增加补偿电容器的量，另外，采集单元为交流电压传感器，采用采集单元与A/D转换器配合使用，使采集到的交流频率信号直接转换成控制器能够识别的信号，方便使用。
进一步，继电器组包括多个继电器，多个继电器均并联连接在控制器上，接触器组包括多个与继电器一一对应的接触器，继电器组的继电器由三个分别连接在三相线上的六脚继电器组成，继电器由电源模块XT2供电，其中，每一个六脚继电器的引脚5和引脚6与电源模块XT2相连接，六脚继电器的引脚1和引脚2为常闭触点，六脚继电器的引脚3和引脚4为常开触点，接触器组的多个接触器均由220V交流电压源TX5供电，其中，220V交流电压源TX5与接触器QR3之间通过六脚继电器的引脚3和引脚4控制连接，接触器QR3为八触点接触器，其中，继电器由24V的直流电压供电连接，其中，接触器的六个触点(QR3-T1-L1、QR3-T2-L2和QR3-T3-L3)分别与补偿电容器连接在三相线上，继电器的另外两个触点连接线圈且分别与六脚继电器的引脚3和引脚4相连接。进一步，多个继电器均连接在控制器上，且均受控制器控制及择一选择，每一个继电器与每一个接触器相匹配且每一个继电器控制每一个接触器，采用接触器控制补偿电容器断开或者接入，实现自动补偿电容的功能。
进一步，补偿电容器组由多个补偿电容器组成，其中，每一个接触器对应控制一个补偿电容器，其中，补偿电容器LB3由三个分别并联连接在三相线上的补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2和补偿电容LB3-C3组成，补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2和补偿电容LB3-C3分别与接触器的六个触点(QR3-T1-L1、QR3-T2-L2和QR3-T3-L3)串联连接在三相线上，其中，补偿电容器LB3的电容值为30u F，另外，补偿电容器LB3的补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2、补偿电容LB3-C3、接触器和继电器组成主补偿电路，其中，补偿电容LB3-C1的两端、补偿电容LB3-C2的两端和补偿电容LB3-C3的两端均并联连接多个副补偿电路，副补偿电路为补偿电容器、与补偿电容器连接的接触器以及控制接触器的继电器一一对应组成的电路。进一步，控制器能够根据接收到的A/D转换器的计算结果进行判断是否需要增加补偿电容器以及增加补偿电容器的量，控制器根据判断结果选择一个继电器启动或者多个继电器启动，即选择增加主补偿电路或者主补偿电路和多个副补偿电路满足补偿无功功率的需求，实现自动补偿的功能，方便使用。
实施例二
如图1-3所示，以实施例一为基础，一种基于PLC控制的自动补偿装置包括继电器组、接触器组及补偿电容器组，具体实施方式如下：
采集模块的一端连接在变频器输出的电压的电网上，采集模块的另一端连接在控制器上，其中，采集单元采集电网上的三个单相频率信号，将三相频率信号转换为三个正弦方波脉冲信号，并将该三个正弦方波脉冲信号传输到A/D转换器，A/D转换器将采集到的三个正弦方波脉冲信号进行软件计算运算并将运算结果传输至控制器，控制器根据接收到的运算结果判断是否需要增加无功功率保证变频器输出的电压供电机正常使用，并且控制器通过软件程序计算需要增加的无功功率量，当需要增加无功功率时即需要增加补偿电容器，当通过软件程序计算需要增加一个补偿电容器(启动主补偿电路)时，控制器控制继电器组中的一个继电器通电启动，继电器通电后控制与其匹配的接触器的线圈通电，接触器的六个触点连通，使补偿电容器的三个并联连接的补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2和补偿电容LB3-C3连接在三相线上，使电容LB1-C1、电容LB2-C1和补偿电容LB3-C1组成一组星型补偿电容，电容LB1-C2、电容LB2-C2和补偿电容LB3-C2组成一组星型补偿电容，电容LB1-C3、电容LB2-C3和补偿电容LB3-C3组成一组星型补偿电容，实现了自动补偿电容的功能，达到了额外增加补偿无功功率的效果。
当控制器通过软件程序计算需要增加多个补偿电容器时，即控制器控制启动多个副补偿电路与主补偿电路配合使用，达到了控制接入不同的补偿电容量的目的。
本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置采用继电器控制接触器的线圈通电进而控制接入和断开补偿电容器，采用控制器自动判断是否需要增加补偿电容器，并计算判断需要增加补偿电容器的量，通过与采集模块和执行模块配合使用实现自动补充电容的功能，采用控制器控制主补偿电路或副补偿电路实现自动增加不同的额外补偿电容量的目的，保证了变频器能够自动的补偿无功功率，提高了负载功率因数，提升了变频器的运行效率，而且该装置的响应速度快，保证了变频器输出的电压能够始终满足电机正常运行的需要，在此过程中无需工作人员操作，能够确保供电系统安全运行。
实施例三
如图1-3所示，一种基于PLC控制的自动补偿装置还包括保护电路接触器QR1、电感器、电容组、可控硅开关组和用于提供直流电压的电源模块XT2，其中，电源模块XT2为UPS电源，能够为继电器组提供持续的24V的直流电压，且与继电器的引脚5和引脚6电连接，保证继电器组持续正常使用。进一步，电容组包括两个并联的电容器LB1和电容器LB2组成，所述电容器LB1由三个分别连接在三相线上的电容LB1-C1、电容LB1-C2和电容LB1-C3组成，所述电容器LB2由三个分别连接在三相线上的电容LB2-C1、电容LB2-C2和电容LB2-C3组成，电感器包括三个分别连接在三相线上的电感L4、电感L5和电感L6，进一步，电感器分别和并联在三相线上的电容器LB1和电容器LB2构成谐波电路，能够用于抑制三相线上的谐波电路及用于补偿该变频器输出的电压的无功功率，进一步，可控硅开关组设置在电容组和交流电压源XT5之间，可控硅开关组包括，三个分别连接在三相线上的可控硅开关S10、可控硅开关S11和可控硅开关S12，用于防止电源输出端XT3和220V交流电源TX5的后级电路突然断电产生的反电势对PLC控制的自动补偿装置和变频器造成冲击，其中，可控硅开关受DSP(信号处理器)控制，能够实现自动控制可控硅开关组的动作，PLC控制器也与DSP通信连接，PLC控制器受DSP控制，其中，电容器LB1的电容值为12u F，电容LB2的电容值为30u F。
进一步，该自动补偿装置通过市电输入端子XT1与变频器输出端相连接，该该市电输入端子XT1为插拔形式的接线端子，该自动补偿装置通过电源输出端子XT3与电机相连接，该电源输出端子XT3为插拔行驶的接线端子，方便使用，其中，市电输入端子XT1和保护电路接触器QR1之间的三相线上连接开关熔断器组F1，包括三个分别连接在三相线上的开关熔断器，用于防止三相线上出现短路过电流、过电压对整个电路造成的影响，保证电路和线路正常，防止出现事故，其中，保护电路接触器QR1用于控制该自动补偿装置与变频器的连接或者断开。
本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置采用市电输入端子和输出电压的电源输出端子可以插拔使用，方便使用，采用开关熔断器组保护了整个电路，防止电路在过压的时候对整个电路造成影响，采用电感组和电容组组成的谐波电路，不仅抑制谐波电流，还具有无功补偿作用，采用保护电路接触器控制该系统的通断，采用UPS电源对继电器能够提供持续24小时的供电，保证了继电器能够持续正常工作。
进一步，交流电压源TX5和电源输出端子XT3之间的三相线上分别连接电流互感器TA4、电流互感器TA5和电流互感器TA6，方便对三相线上的电流进行测量及起到保护回路的作用。
实施例四
如图1-3所示，一种基于PLC控制的自动补偿装置的补偿方法，步骤如下：
1)采集模块采集变频器输出的电网上的电压频率信号，并将该电压频率信号传输给PLC控制器；
2)PLC控制器判断是否需要补偿电容器组；
3)PLC控制器控制继电器组工作，继电器组控制对应的接触器工作，并将补偿电容器组电连接。
具体实施方式，采集模块的采集单元采集变频器输出的电网上的电压频率信号，并将该电压频率信号转换为正弦方波脉冲信号，该正弦方波脉冲信号传递给A/D转换器，该A/D转化器将获得的正弦脉冲信号进行计数运算，并将运算结果传输至PLC控制器，PLC控制器根据运算结果，判断是否需要补偿电容器，需要补偿电容器量，并选择一个继电器或者多个继电器(即主补偿电路或者主补偿电路和多个副补偿电路)动作，使接触器的线圈通电，并将补偿电容器接入，当变频器输出的电压频率信号恢复正常时，PLC控制器控制继电器，停止对接触器的线圈断电，将补偿电容器移出。
本实用新型的一种基于PLC控制的自动补偿装置的补偿方法采用PLC控制器自动控制补偿电容组接入或者切断，完成额外无功功率的补偿，操作便捷，确保供电系统安全运行。
一种基于PLC控制的自动补偿装置的控制器的工作流程步骤(当变频器输出的电压频率为大于0HZ且小于100HZ时为正常工作)：
S1：初始化：主程序入口，PLC控制器内的程序开始初始化；
S2：变频器是否正常运行：PLC控制器的内部程序经过初始化后首先检测变频器是否正常运行；
S3：0<实时频率<100Hz：PLC控制器判断检测到的频率是否在0Hz至100Hz，如实时频率不再范围内则返回继续检测变频器运行状态；
S4：电容是否已补偿：如实时频率满足范围要求，系统继续判断电容是否已经补偿，如已经补偿则返回继续判断频率值；
S5：投入补偿电容组：如检测到电容还未补偿或者补偿电容量不足则投入补偿电容组。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，包括：采集模块，与所述采集模块通信连接的控制器，以及受所述控制器控制的执行模块，其中，所述控制器为PLC控制器，所述执行模块包括继电器组和与所述继电器组匹配连接的接触器组以及与所述接触器组对应设置的补偿电容器组。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述采集模块包括采集单元和与其串联连接的A/D转换器，所述A/D转换器连接至所述控制器。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述继电器组包括多个继电器，所述多个继电器均并联连接在所述控制器上，所述接触器组包括多个与继电器一一对应的接触器。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述补偿电容器组包括多个与接触器一一对应的补偿电容器，其中，所述补偿电容器LB3由三个分别并联连接在三相线上的补偿电容LB3-C1、补偿电容LB3-C2和补偿电容LB3-C3组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，还包括保护电路接触器QR1、电感器、电容组和可控硅开关组。
6.根据权利要求5所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述电容组包括并联连接的电容器LB1和电容器LB2，所述电容器LB1由三个分别连接在三相线上的电容LB1-C1、电容LB1-C2和电容LB1-C3组成，所述电容器LB2由三个分别连接在三相线上的电容LB2-C1、电容LB2-C2和电容LB2-C3组成。
7.根据权利要求5所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述电感器包括三个分别连接在三相线上的电感L4、电感L5和电感L6，所述电感器设置在所述保护电路接触器QR1和所述电容组之间，所述可控硅开关组包括三个分别连接在三相线上的可控硅开关S10、可控硅开关S11和可控硅开关S12。
8.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，还包括用于提供直流电压的电源模块XT2，所述电源模块XT2为UPS电源。
9.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述继电器组的继电器由三个分别连接在三相线上的六脚继电器组成，所述继电器由电源模块XT2供电，其中，每一个所述六脚继电器的引脚5和引脚6与电源模块XT2相连接，所述六脚继电器的引脚1和引脚2为常闭触点，所述六脚继电器的引脚3和引脚4为常开触点，所述接触器组的多个接触器均由220V交流电压源TX5供电，其中，所述220V交流电压源TX5与所述接触器QR3之间通过所述六脚继电器的引脚3和引脚4控制连接，所述接触器QR3为八触点接触器。
10.根据权利要求4所述的一种基于PLC控制的自动补偿装置，其特征在于，所述补偿电容器LB3、所述接触器QR3和所述继电器组成主补偿电路，其中，所述补偿电容LB3-C1的两端、所述补偿电容LB3-C2的两端和所述补偿电容LB3-C3的两端均并联连接多个副补偿电路，所述副补偿电路为所述补偿电容器、与所述补偿电容器连接的所述接触器以及控制所述接触器的所述继电器一一对应组成的电路。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181116 |