CN211046492U - 一种无功补偿控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无功补偿控制装置技术领域，其目的在于提供一种无功补偿控制系统。所采用的技术方案是：一种无功补偿控制系统，包括处理器、控制输出及反馈电路、载波调制器、无线能量发送电路、无线能量收集电路和信号指示电路；所述处理器分别与控制输出及反馈电路和载波调制器电连接，所述载波调制器与无线能量发送电路电连接，所述无线能量接收电路和信号指示电路电连接，所述无线能量发送电路和无线能量接收电路通信连接。本实用新型可布线简单，节省线材。

Description

一种无功补偿控制系统

技术领域

本实用新型涉及无功补偿控制装置技术领域，特别是涉及一种无功补偿控制系统。

背景技术

在低压无功补装置中，由于电容分组较细，需要用到较多指示灯，指示灯一般离电容较远，生产时需要为其配线，装配复杂，浪费金属铜资源。另外，指示灯只用于电工每天的巡检时进行短时间使用，平时浪费能量。最后，由于低压电容柜二次线布线较为复杂，指示灯线与一次线和二次线相混，易形成短路，不利于用电安全。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种无功补偿控制系统。

本实用新型采用的技术方案是：

一种无功补偿控制系统，包括处理器、控制输出及反馈电路、载波调制器、无线能量发送电路、无线能量收集电路和信号指示电路；所述处理器分别与控制输出及反馈电路和载波调制器电连接，所述载波调制器与无线能量发送电路电连接，所述无线能量接收电路和信号指示电路电连接，所述无线能量发送电路和无线能量接收电路通信连接。

优选地，所述无功补偿控制系统还包括电压变换电路和电流变换电路，所述电压变换电路和电流变换电路均与处理器电连接。

优选地，所述无功补偿控制系统还包括触发探测电路，所述触发探测电路与处理器电连接。

进一步优选地，所述触发探测电路包括红外探头、第三电阻、第四电阻、第五电阻和运算放大器；所述红外探头的输出端与运算放大器的反相输入端电连接，所述红外探头的输出端与运算放大器的反相输入端的结合点通过第五电阻接地，所述运算放大器的反向输入端通过第三电阻与运算放大器的同向输入端电连接，所述运算放大器的同相输入端通过第四电阻接地；所述运算放大器的输出极与处理器电连接。

优选地，所述无线能量发送电路包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、变压器和第一超声振子；所述第一三极管的基极通过第一电阻与载波调制器电连接，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第二三极管的集电极与变压器的初级绕组的一极电连接，第一超声振子的两极分别与变压器的次级绕组的两极电连接。

优选地，所述处理器的型号为STM32F103RC。

优选地，所述无功补偿控制系统还包括复位电路和显示屏，所述复位电路和显示屏均与处理器电连接。

本实用新型的有益效果集中体现在：

1)布线简单，节省线材。具体地，本实用新型在实施过程中，首先，处理器投入相应对象的电容器组C，电容器组C投入成功后可通过控制输出及反馈电路确认信号至处理器；处理器收到确认成功的信号后，将控制序号发送到载波调制器，载波调制器可将带有序号的信号输出至无线能量发送电路驱动放大，然后通过无线能量发送电路向外发送；信号指示电路通过无线能量接收电路接收无线能量，收集无线能量并存储，同时将要显示的序号与本信号灯的序号比较，如序号相符，则保存指示状态。本实用新型的信号指示电路与处理器无线连接，使得本系统布线简单，节省线材。

2)可有效降低能量损耗。具体地，本实用新型设置有触发探测电路，可在有人在时才依次通过处理器、载波调制电路、无线能量发送电路和无线能量接收电路向信号指示电路发送信号，驱动信号指示电路动作，以有效降低不必要的能量损耗。

附图说明

图1是本实用新型与复合开关、电容器组C的控制框图；

图2是本实用新型中处理器的电路原理图；

图3是本实用新型中控制输出及反馈电路与复合开关、电容器组C连接的电路原理图；

图4是本实用新型中载波调制器的电路原理图；

图5是本实用新型中无线能量发送电路的电路原理图；

图6是本实用新型中无线能量收集电路和信号指示电路的电路原理图；

图7是本实用新型中电压变换电路的电路原理图；

图8是本实用新型中电流变换电路的电路原理图；

图9是本实用新型中触发探测电路的电路原理图；

图10是本实用新型中复位电路的电路原理图；

图11是本实用新型中显示屏的电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种无功补偿控制系统，如图1所示，包括处理器U2、控制输出及反馈电路、载波调制器、无线能量发送电路、无线能量收集电路和信号指示电路，其中控制输出及反馈电路与复合开关电连接，复合开关的一端与三相电输入端电连接，复合开关的另一端与电容器组C电连接；处理器U2分别与控制输出及反馈电路和载波调制器电连接，载波调制器与无线能量发送电路电连接，无线能量接收电路和信号指示电路电连接，无线能量发送电路和无线能量接收电路通信连接。

处理器U2的电路原理图如图2所示，具体地，本实施例中，处理器U2的型号为STM32F103RC。

控制输出及反馈电路与复合开关、电容器组C连接的电路原理图如图3所示，具体地，处理器U2通过K_1端和K_12端输出控制信号,经三极管放大后输出控制信号控制复合开关，控制输出接反馈电路和复合开关可配合设置有多个，多个控制输出接反馈电路并联连接，本实施例中，控制输出接反馈电路和复合开关配合设置有12个。控制信号输出后，如投切成功，复合开关内部的K1端发出一个1.5ms高电平脉冲给K1R端；电阻R2解调出反馈信号。本实施例中，控制输出及反馈电路通过电阻网络用二根控制线实现控制信号回馈的双向通信。

载波调制器的电路原理图如图4所示，本实施例中，载波调制器的型号为SN74AHC02N，其用于将地址信号调制在载波频率上。

无线能量发送电路的电路原理图如图5所示，具体地，本实施例中，无线能量发送电路包括第一电阻R69、第一三极管Q13、第二三极管Q14、变压器T1和第一超声振子Y2；第一三极管Q13的基极通过第一电阻R69与载波调制器电连接，第一三极管Q13的集电极与第二三极管Q14的基极电连接，第一三极管Q13的发射极和第二三极管Q14的发射极均接地，第二三极管Q14的集电极与变压器T1的初级绕组的一极电连接，第一超声振子Y2的两极分别与变压器T1的次级绕组的两极电连接。

无线能量发送电路中，调制后的信号可经第一三极管Q13和第二三极管Q14放大。经变压器T1耦合给第二超声振子Y2，以向空间传播带信号的能量波。

应当理解的是，无功补偿控制系统内还设置有电源电路，第一三极管Q13的集电极与第二三极管Q14的基极的结合点通过第二电阻R72与电源电路的输出极电连接，变压器T1的初级绕组的另一极与电源电路的输出极电连接。

无线能量收集电路和信号指示电路的电路原理图如图6所示，具体地，信号指示电路包括信号处理芯片MCU1、第六电阻R1、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第二超声振子、电池、第七电阻R52和发光二极管LS1(即指示灯)；第一二极管D1、第四二极管D4、第五二极管D5和第二二极管D2依次连接，第一二极管D1、第二二极管D2的结合点接地，第二超声振子的两极分别与第一二极管D1和第四二极管D4的结合点、第五二极管D5和第二二极管D2的结合点电连接，第四二极管D4和第五二极管D5的结合点与电池的以及电连接，电池的另一极接地，第四二极管D4和第五二极管D5的结合点与信号处理芯片MCU1的电源脚电连接；第一二极管D1、第四二极管D4的结合点依次通过第六电阻R1和第一电容C1接地，第六电阻R1和第一电容C1的结合点与信号处理芯片MCU1的信号输入脚电连接；信号处理芯片MCU1的信号线输出脚通过第七电阻R52与发光二极管LS1的正极电连接，发光二极管LS1的负极接地。

信号指示电路中，第一超声振子Y1接收到超声能量波后，首先通过第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4整流获得处理器U2工作的电源，然后通过第六电阻R1、第一电容C1解调出地址信号，如与发光二极管LS1一致，则保存控制信息。

本实施例在实施过程中，布线简单，节省线材。具体地，本实施例在实施过程中，首先，处理器U2通过对系统电压和电流的变换，计算出需要补偿的无功量；然后，根据用户存储的电容量值，投入相应对象的电容器组C，复合开关收到控制信号且投入成功后，通过控制电平线向处理器U2发一个确认脉冲；处理器U2收到确认成功的信号后，将控制序号发送到载波调制器，载波调制器可将带有序号的信号输出至无线能量发送电路驱动放大，然后通过无线能量发送电路向外发送；信号指示电路通过无线能量接收电路接收无线能量，收集无线能量并存储，同时将要显示的序号与本信号灯的序号比较，如序号相符，则保存指示状态。本实施例的信号指示电路与处理器U2无线连接，使得本系统布线简单，节省线材。

本实施例中，无功补偿控制系统还包括电压变换电路和电流变换电路，电压变换电路和电流变换电路均与处理器U2电连接。

具体地，如图6所示，在电压变换电路中，用电压传感器S1、S2、S3将三相电的220V交流电压变换为3.3V直流电压U1、V1、W1，然后发送至处理器U2进行A/D转换，并通过处理器U2输出的PWM波，再经运算放大器U2B变换后，将交流变电压为直流电压。

如图7所示，电流变换电路中，通过用传感器CS1、CS2、CS3，将三相电的5A交流转变为3.3V直流电压Ia1、Ib1和Ic1，然后发送至处理器U2。

如图8所示，无功补偿控制系统还包括触发探测电路，触发探测电路与处理器U2电连接。

进一步地，触发探测电路包括红外探头HS1、第三电阻R68、第四电阻R70、第五电阻R71和运算放大器U6；红外探头HS1的输出端与运算放大器U6的反相输入端电连接，红外探头HS1的输出端与运算放大器U6的反相输入端的结合点通过第五电阻R71接地，运算放大器U6的反向输入端通过第三电阻R68与运算放大器U6的同向输入端电连接，运算放大器U6的同相输入端通过第四电阻R70接地；运算放大器U6的输出极与处理器U2电连接。本实施例中，当有人接近处理器U2时，红外探头HS1发出信号，经运算放大器U6放大后发送入处理器U2。触发探测电路的设置，可在有人在时才通过处理器U2、载波调制电路、无线能量发送电路和无线能量接收电路向信号指示电路发送信号，驱动信号指示电路动作，以有效降低不必要的能量损耗。

本实施例的无功补偿控制系统还包括复位电路和显示屏，复位电路和显示屏均与处理器U2电连接。复位电路的电路原理图如图10所示，复位电路用于为实现对处理器U2的复位；图11为显示屏的电路原理图，显示屏与可展示处理器U2的工作状信息。

本实施例的工作原理如下：

处理器U2将电压、电流信号通过A/D转换为数字信号，然后，将电压和电流相乘，获取无功量。

处理器U2根据内部存储的电容值，判断电容是否能投入。

电容器组C能投入时，发K_1～K_12投信号。

在电容器组C投入成功后，处理器U2通过K1R～K12R端获取反馈成功控制信号。

处理器U2根据投入的信号序号，换算为指示灯序号，然后将指示灯序号从address端输出。

处理器U2生成振荡脉冲信号，处理器U2的fosc端输出87KHz的超声信号。

指示灯序号与超声载波信号调制后，驱动放大输出。

平时没有指示灯序号需要输出时，处理器U2定时向外发送载波信号。

当有人接近处理器U2时，触发探测电路中的红外探头HS1发出信号，经运算放大器U6放大后发送入处理器U2，处理器U2的HS端出现高电平，处理器U2的address端发送0.2S的方波信号，各信号指示灯激活，存储有显示的灯发光点亮。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种无功补偿控制系统，其特征在于：包括处理器、控制输出及反馈电路、载波调制器、无线能量发送电路、无线能量收集电路和信号指示电路；所述处理器分别与控制输出及反馈电路和载波调制器电连接，所述载波调制器与无线能量发送电路电连接，所述无线能量接收电路和信号指示电路电连接，所述无线能量发送电路和无线能量接收电路通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述无功补偿控制系统还包括电压变换电路和电流变换电路，所述电压变换电路和电流变换电路均与处理器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述无功补偿控制系统还包括触发探测电路，所述触发探测电路与处理器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述触发探测电路包括红外探头、第三电阻、第四电阻、第五电阻和运算放大器；所述红外探头的输出端与运算放大器的反相输入端电连接，所述红外探头的输出端与运算放大器的反相输入端的结合点通过第五电阻接地，所述运算放大器的反向输入端通过第三电阻与运算放大器的同向输入端电连接，所述运算放大器的同相输入端通过第四电阻接地；所述运算放大器的输出极与处理器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述无线能量发送电路包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、变压器和第一超声振子；所述第一三极管的基极通过第一电阻与载波调制器电连接，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第二三极管的集电极与变压器的初级绕组的一极电连接，第一超声振子的两极分别与变压器的次级绕组的两极电连接。

6.根据权利要求1所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述处理器的型号为STM32F103RC。

7.根据权利要求1所述的一种无功补偿控制系统，其特征在于：所述无功补偿控制系统还包括复位电路和显示屏，所述复位电路和显示屏均与处理器电连接。

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