專利名稱：無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，特別涉及一種采用電力電子器件對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行快速投切的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，屬于電氣工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電力工業(yè)中，常常需要進(jìn)行無功補(bǔ)償以保證電壓穩(wěn)定。目前國(guó)內(nèi)使用的無功補(bǔ)償裝置多為使用電磁式交流接觸器作投切開關(guān)的并聯(lián)電容器。由于受到電容器承受涌流能力、放電時(shí)間、電容器分級(jí)、接觸器操作頻率、使用壽命等諸多因素的影響，存在許多不足之處1.無功補(bǔ)償?shù)木炔?，容易造成欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償，跟隨性不強(qiáng)，不能跟蹤波動(dòng)性負(fù)荷和沖擊性負(fù)荷而進(jìn)行快速、頻繁的投切，使用場(chǎng)合受到很大限制；2.不能控制電容器的合閘角和開斷角，因此不能做到無涌流投入電容器，會(huì)不可避免地產(chǎn)生合閘過電流和開斷過電壓，容易燒損開關(guān)觸頭，影響電容器的使用壽命；3.運(yùn)行噪音較大；4.不利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置的不足，利用新型的電力電子器件取代傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行投切控制，以實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置的快速動(dòng)作、運(yùn)行無噪音、無涌流、無過壓。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案一種無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，包括晶閘管，光耦，補(bǔ)償電容，其特征在于所述無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補(bǔ)償電容及其放電回路組成；控制信號(hào)經(jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接對(duì)三相電中的兩相進(jìn)行投切控制的兩組反并聯(lián)晶閘管模塊；反并聯(lián)晶閘管模塊連接同步比較電路，經(jīng)過脈沖發(fā)生器反饋到脈沖輸出電路；所述反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補(bǔ)償電容；所述補(bǔ)償電容與放電回路并聯(lián)。
本實(shí)用新型所述的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器安裝、接線、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，投切電容器無涌流、無過壓，工作時(shí)無噪音，允許頻繁動(dòng)作，帶缺相運(yùn)行，而且補(bǔ)償快速，便于控制，能滿足電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的需要。
圖2為無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器的框圖。
圖3為無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中觸發(fā)電路的原理圖。
圖4為無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中控制電路的原理圖。


圖1為本無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器的外接線路圖。其中L1、L2、L3與三相電網(wǎng)相連，K、V端為控制信號(hào)接口，外接控制計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)無功功率調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。下端的三個(gè)接口接△型接法的補(bǔ)償電容。在電容的兩端可以接上電燈以檢驗(yàn)是否斷相。
圖2為無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器的原理框圖。外接的控制計(jì)算機(jī)經(jīng)過輸入控制端輸入控制信號(hào)。為避免互相干擾，調(diào)節(jié)器自身的控制電路與輸入控制端輸入的控制信號(hào)之間采用光電隔離?？刂齐娐分械拿}沖輸出電路部分接反并聯(lián)晶閘管模塊，對(duì)晶閘管的開斷進(jìn)行控制。反并聯(lián)晶閘管模塊接上同步比較電路和脈沖發(fā)生器，并反饋到脈沖輸出電路中，以保證投切控制信號(hào)與觸發(fā)信號(hào)的同步。反并聯(lián)晶閘管模塊一端接三相電網(wǎng)，另一端接補(bǔ)償電容。補(bǔ)償電容經(jīng)過反并聯(lián)晶閘管模塊向電網(wǎng)發(fā)出或者吸收無功功率。補(bǔ)償電容接放電回路，以便在從電網(wǎng)中切除時(shí)釋放儲(chǔ)存的電能。
圖3為無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中觸發(fā)電路的原理圖。觸發(fā)電路主要包括同步比較部分，脈沖發(fā)生部分和脈沖輸出部分?！餍徒臃ǖ难a(bǔ)償電容C的3個(gè)接頭中一個(gè)接頭直接接入電網(wǎng)，另兩個(gè)接頭經(jīng)過反并聯(lián)晶閘管模塊接入電網(wǎng)。這樣，由觸發(fā)電路對(duì)反并聯(lián)的晶閘管模塊進(jìn)行觸發(fā)，即可控制補(bǔ)償電容的投放，以達(dá)到調(diào)節(jié)無功功率的目的。
在圖3中，由晶閘管SCR1、SCR2組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路與由晶閘管SCR3、SCR4組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路是鏡像對(duì)稱的。因此，此處僅對(duì)由晶閘管SCR1、SCR2組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路作詳細(xì)說明即可。SCR1和SCR2反向并聯(lián)，一端接補(bǔ)償電容，另一端接電網(wǎng)。SCR1的觸發(fā)端經(jīng)電阻R111和三極管T103與光耦U101的輸出端相連，光耦U101采用NEC2501芯片，控制輸入端接收控制信號(hào)，接地端接地，另一端與電容C101相接。SCR2的觸發(fā)端經(jīng)電阻R112和三極管T104與光耦U102的輸出端相連，光耦U102的另一端與電容C102相接。三極管T101、T102的集電極端分別經(jīng)過電阻R103、R104接信號(hào)VCC1和VCC2，而VCC1和VCC2為由電容C7和C8分別組成的兩組變壓器反饋式振蕩電路(顯示在圖4中)發(fā)出的振蕩信號(hào)。為保證容性無觸點(diǎn)開關(guān)的導(dǎo)通與電源電壓波形的嚴(yán)格同步，以避免產(chǎn)生涌流和過壓，由晶閘管SCR1、SCR2，穩(wěn)壓管D101、D102、二極管D103、D104，電阻R101、R102，電容C100和補(bǔ)償電容C組成一個(gè)取樣同步比較電路。直接測(cè)量反并聯(lián)晶閘管模塊SCR1、SCR2兩端的壓差，通過穩(wěn)壓管D101、D102過零取樣，通過三極管T101、T102，電容C101、C102放大產(chǎn)生脈沖，經(jīng)過光耦U101、U102后，由三極管T103、T104觸發(fā)反并聯(lián)的晶閘管模塊SCR1和SCR2。對(duì)于由晶閘管SCR3、SCR4組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路來說，觸發(fā)和同步的原理是一樣的，此處就不重復(fù)了。
圖3中還顯示了補(bǔ)償電容器的放電電路。放電電路由串聯(lián)的電阻和電感組成，并聯(lián)在補(bǔ)償電容C上。當(dāng)補(bǔ)償電容C投入電網(wǎng)時(shí)，電感T1、T2的鐵芯感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R1、R2的阻抗，因此對(duì)整個(gè)電路影響很小。當(dāng)電容C從電網(wǎng)中切除時(shí)，直流放電壓降主要落在電阻R1、R2上，因此放電速度很快。
圖4所示的是控制電路的原理圖?？刂齐娐钒ü怆姼綦x部分和低壓保護(hù)部分。由電容C7(C8、C4、C5)和相關(guān)變壓器組成的變壓器反饋式振蕩電路也顯示在圖4中。電阻R16-R19、R21-R25，電容C13、C14、C15、C19，二極管D17、D18，穩(wěn)壓管ZD3、三極管Q9組成一個(gè)低壓保護(hù)電路，保護(hù)內(nèi)接的光耦。Q9的基極和電阻R23之間接有一個(gè)光耦U3，U3的控制輸入端接收CN1處的控制信號(hào)，輸出端經(jīng)過限流電阻R3接光耦U101、U102、U103、U104的輸入端。這樣可由外接的計(jì)算機(jī)對(duì)光耦U101、U102、U103、U104的通斷進(jìn)行控制。由于控制電源電壓信號(hào)不對(duì)反并聯(lián)的晶閘管模塊直接產(chǎn)生作用，所以安裝起來就和安裝普通接觸器一樣方便，不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
需要說明的是，本實(shí)用新型的特定實(shí)施方案已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，包括晶閘管，光耦，補(bǔ)償電容，其特征在于所述無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補(bǔ)償電容及其放電回路組成；控制信號(hào)經(jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接對(duì)三相電中的兩相進(jìn)行投切控制的兩組反并聯(lián)晶閘管模塊；反并聯(lián)晶閘管模塊連接同步比較電路，經(jīng)過脈沖發(fā)生器反饋到脈沖輸出電路；所述反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補(bǔ)償電容；所述補(bǔ)償電容與放電回路并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中，所述反并聯(lián)晶閘管模塊為反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管。
3.如權(quán)利要求1所述的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中，所述放電回路由電阻和電感串接而成。
4.如權(quán)利要求1所述的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中，所述同步比較電路與所述反并聯(lián)晶閘管模塊兩端連接，經(jīng)過穩(wěn)壓管依次連接三極管、電容、光耦，經(jīng)光耦后由三極管的發(fā)射極觸發(fā)反并聯(lián)晶閘管模塊中的晶閘管。
5.如權(quán)利要求1所述的無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器中，所述輸入控制電路和光電隔離電路中由電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管、三極管串并聯(lián)成一個(gè)低壓保護(hù)電路，光耦接在其中的三極管基極與電阻之間；所述光耦的控制輸入端接收外部控制信號(hào)，輸出端經(jīng)過限流電阻連接同步比較電路中光耦的輸入端。
專利摘要一種無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補(bǔ)償電容及其放電回路組成?？刂菩盘?hào)經(jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補(bǔ)償電容，對(duì)三相電中的兩相進(jìn)行投切控制。本調(diào)節(jié)器具有安裝、接線、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，投切電容器無涌流、無過壓，工作時(shí)無噪音，允許頻繁動(dòng)作，帶缺相運(yùn)行等特點(diǎn)，補(bǔ)償快速，便于控制，能滿足電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的需要。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2553555SQ0224054
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
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