專利名稱：交流電動機智能濾波及無功補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動態(tài)無功補償濾波裝置，尤指一種針對交流電動機智能濾波及無功補償裝置。
背景技術：
如何更有效的節(jié)能已經是目前各行業(yè)都在關注的問題，有效合理的使用能源是促進企業(yè)發(fā)展，提高企業(yè)經濟增長質量，增加效益的有效途徑。在工礦企業(yè)中，各種生產機械設備大多是由電機提供動力的，因此重視電機節(jié)電有重大實際意義。油田、礦山、化工、建材、電梯等行業(yè)場合采用的電機在實際運行中經常處于輕載、空載狀態(tài)，其功率因數(shù)普遍較低，這就增加了線損和電機本身損耗。在規(guī)定的用電范圍內，凡負載的功率因數(shù)低于電網規(guī)定的功率因數(shù)時，用戶就必須進行無功補償，以提高負載的功率因數(shù)，保證電網和負荷高效經濟運行。 加入無功補償措施能帶來很多好處，如減少線路損失，提高供配電的負荷能力，降低線路電壓的損失，改善用戶設備運行條件，減少用戶電費支出，提高企業(yè)的經濟效益。電機在運行中依靠磁場傳遞進行能量轉換而工作，屬感性負荷，工作過程會產生的大量諧波電流對電網造成污染，進一步增加損耗。長期以往不僅影響線路負載的壽命，而且造成大量電能的無用耗費。按供電要求進行的補償大部分采用集中固定式補償，不能根據(jù)用電負荷的變化及時的進行快速調整，由于電機通常處于線路的末端，導致線路上的電能損耗過大，補償效果比較差。同時集中補償往往控制電路簡單，不能快速檢測分析線路諧波含量，沒有相應的諧波處理措施，不僅不能有效的控制諧波含量，還有可能進一步造成諧波被放大，影響電機及其他設備的安全使用及壽命。交流電動機智能濾波及無功補償裝置技術，它的基本工作原理是采用微電腦(microcontroller, MCU)邏輯程序控制技術,實時檢測補償對象的電壓和電流、諧波分量，經高速信號處理器采樣運算計算出各種電能參數(shù)；采用大功率、高耐壓新型電子智能控制器為瞬間通斷的開關元件，根據(jù)當前電機線路運行狀態(tài)動態(tài)平滑切換補償電容器與濾波電抗器，濾除電網中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，從而達到抑制諧波，補償無功的目的。
發(fā)明內容本實用新型的目的是要提供一種交流電動機智能濾波及無功補償裝置，通過微電腦邏輯程序控制技術控制大功率、高耐壓、無噪音、長壽命新型電子智能控制器動態(tài)平滑切換電力補償電容器及濾波電抗器，達到抑制諧波、補償無功的目的。為實現(xiàn)所述目的，采用如下技術方案本實用新型提供的一種交流電動機智能濾波及無功補償裝置，包括電子智能控制電路、電能信號處理電路。電子智能控制電路包括有微處理器、電源控制接觸器、電力電容器組、濾波電抗器、濾波信號采樣電路、RS232通訊電路、隔離驅動電路、高壓電子開關、液晶顯示電路；電能信號處理電路包括，電能數(shù)字處理DSP芯片、電壓互感器電路、電流互感器電路、信號處理電路、通訊接口。在電機動態(tài)無功補償電路的三相輸入回路上，裝接有源電力濾波數(shù)字處理控制電路； 在電能處理芯片與電壓采集電路上通過MCU通訊接口電路進行數(shù)據(jù)交換。在所述電子三相輸入線路上A、B、C裝接有電流互感器a、b、c、及電壓監(jiān)測電路，采集到的電流和電壓信號通過電能數(shù)字處理芯片與微處理器進行數(shù)據(jù)處理。在以上所述的三相電路上接有另一采樣系統(tǒng)，他通過互感器U、V、W、濾波電流電壓采樣電路、濾波電抗器、高壓電子開關、電力電容器組、連接在一起。電流互感器u、v、w采集三相濾波電流，電壓采樣電路采集三相濾波電壓后通過微處理器進行信號數(shù)據(jù)處理。經過微處理器進行數(shù)據(jù)比較運算后得出最佳濾波開關指令控制高壓電子開關切換電力電容器組，最終達到一種理想的線性濾波電路模式。微電腦處理器將采集到理想線性濾波電路模式的信號進行解析、定性，然后根據(jù)當前電機線路運行狀態(tài)進行動態(tài)平滑切換電力電容器與濾波電抗器，濾除電網中最大的諧波分量，提高功態(tài)平滑切換電力電容器與濾波電抗器，濾除電網中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，從而達到抑制諧波，補償無功的目的。在電機動態(tài)無功補償電路的三相輸入回路上，裝接有源電力濾波數(shù)字處理控制電路；在電能處理芯片2與電壓采集電路上通過18MCU通訊接口電路進行數(shù)據(jù)交換。MCU18通訊接口的另一輸入端與2電能數(shù)字處理器相對應的輸出端連接。所述的電能數(shù)字處理芯片2的輸入端和輸出端分別與電壓互感器15和電流互感器14相應的輸出端和輸入端連接。微處理器I的另一輸入端與濾波電流米集電路3相應的輸出端連接。隔離電路8的另一輸出端與驅動電路7相對應的輸入端連接。濾波電抗器4輸出端與高壓電子開關5相對應的輸入端相連接。驅動電路7的另一輸出端與高壓電子開關5相對應的輸入端連接。本實用新電機無功補償裝置經過高速信號處理器采樣運算計算出各種電能參數(shù)；采用大功率、高速高耐壓新型電子智能控制器為瞬間通斷的開關元件，根據(jù)當前電機線路運行狀態(tài)動態(tài)平滑切換補償電容器與濾波電抗器，濾除電網中最大的諧波分量，提高功率因數(shù)，與傳統(tǒng)的單純依靠機械開關切換補償電容的無功補償技術相比，本裝置不僅消除噪聲污染而且節(jié)能效率有明顯提高。

圖I為本實用新型電機無功補償控制電路框圖。圖2為本實用新型電能信號處理、動態(tài)無功補償控制電路圖。主要符號說明如下I、微處理器2、電能數(shù)字處理3、濾波電流電壓采集電路4、濾波電抗器5、高壓電子開關6、電力電容器組7、驅動模塊電路8、隔離模塊電路9、鍵盤10、LCD液晶屏幕11、風扇12、溫度傳感器13、電源接觸器14、電流互感器15、電壓互感器16、互感器17、時鐘18、通訊接口[0024]19、(RS232)20、多路開關電源輸出系統(tǒng)具體實施方式
參照圖I。本實用新型提供的“交流電動機智能濾波及無功補償裝置”，采用電能數(shù)字處DSP芯片與微處理芯片，多種超壓、過流、短路、過熱等防護措施.他的工作原理包括以下電路。電源接觸器13、微處理器I、時鐘17、通訊接口 18、濾波電壓電流電路3、電能數(shù)字處理2、電流互感器14、電壓互感器15、互感器16、濾波電抗器4、隔離模塊電路8、驅動模塊電路7、高壓電子開關5、電力電容器組6、鍵盤9、IXD液晶屏幕10、風扇11、溫度傳感器12、多路開關電源輸出系統(tǒng)20、和(RS232) 19組成。微處理器I是電機動態(tài)無功補償主要數(shù)據(jù)控制芯片。微處理器通過電能數(shù)字處理
2、濾波電壓電流采集電路3、采集到三相主干線的交流電流信號、電壓信號與濾波交流電流信號、電壓信號，通過微處理器I進行分析處理。微處理器11連接時鐘171即微處理器時鐘由時鐘模塊的輸出端171提供時鐘信號。微處理器12連接濾波電壓電流采集電路3。微處理器19連接通訊接口 182的輸出端，通訊接口 181的輸入端連接電能數(shù)字處理芯片28即微處理器通過通訊接口電路與電能數(shù)字處理芯片進行數(shù)據(jù)交換。電能數(shù)字處理芯片21、22、23連接電流互感器14的A、B、C，當電流互感器A、B、C采集到主干線的電流后經過電能數(shù)字處理芯片數(shù)據(jù)處理經過通訊接口的輸出端傳送到微處理器。時鐘172連接電能數(shù)字處理芯片的27即電能數(shù)字處理芯片時鐘由時鐘模塊的輸出端172提供時鐘信號。電能數(shù)字處理芯片的24、25、26分別連接電壓互感器15的A、B、C。電壓互感器采集到的電壓傳送到電能數(shù)字處理芯片進行數(shù)據(jù)分析處理。濾波電壓電流采集電路32、33、34分別連接互感器16的U、V、W的電流后傳送到微處理器進行處理?；ジ衅鱑、V、W分別連接濾波電抗器的輸入端端口 41、端口 42、端口 43，濾波電抗器4并接在三相輸入電路上，濾波電抗器4的端口44、端口 45、端口 46經過電子開關5的端口 51、端口 52、端口 53與電力電容器組6的端口61、端口 62、端口 63連接。微處理器的輸出端18與隔離電路的輸入端82連接。隔離電路的輸出端81與驅動電路的輸入端72連接。驅動器的輸出端71與濾波電抗器輸入端47連接。驅動電路的輸出端73連接高壓電子開關的輸入端57。驅動電路的輸出端74連接電源接觸器的輸入端134。即微處理器輸出控制信號經過隔離電路進行光電隔離后控制驅動電路驅動電源接觸器通斷，通過高壓電子開關控制濾波電抗器與電力電容器組進行有效切換，以達到動態(tài)無功補償與濾除諧波的目的。微處理器13連接RS232通訊電路19的191進行RS232接口電平的轉換。微處理器14連接鍵盤91，進行鍵盤操作檢測。微處理器15連接風扇111通過檢測溫度控制風扇運轉。微處理器16連接溫度傳感器121，通過溫度傳感器檢測箱體溫度，控制風扇與超溫報警。微處理器17連接IXD液晶觸摸顯示屏101用于數(shù)據(jù)顯示與觸摸操作。以上公開的僅為本實用新型的具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種交流電動機智能濾波及無功補償裝置，由三相輸入線路A、B、C及其電壓采集電路組成，其特征在于，還包括電能數(shù)字處理DSP芯片，檢測當前線路的電力狀態(tài)包括負載電機對線路造成的污染信號，在所述三相輸入線路上A、B、C裝接有電流互感器a、b、c、及電壓采集電路，當采集到的電流和電壓信號后通過電能數(shù)字處理芯片處理后通過通訊接口電路與微處理器進行數(shù)據(jù)交換；在三相電路補償濾波回路上接有采樣系統(tǒng)，它通過電流互感器u、v、w、濾波電抗器、高壓電子開關、電力電容器組、電壓采集電路、連接在一起，互感器u、v、W采集濾波補償電流，電壓采樣電路采集濾波電壓后通過微處理器進行信號處理，然后由微處理器通過隔離電路、驅動電路控制高壓電子開關動態(tài)切換電力電容器組，最終達到理想的線性濾波及無功補償。。
2.如權利要求I所述的交流電動機 智能濾波及無功補償裝置，其特征在于所述的通訊接口的另一輸出端與微處理器相對應的輸入端相連接。
3.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于通訊接口的另一輸入端與電能數(shù)字處理器相對應的輸出端連接。
4.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于所述的電能數(shù)字處理芯片的輸入端和輸出端分別與電壓互感器相應的輸出端和輸入端連接。
5.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于微處理器的另一輸入端與濾波電流采集電路相應的輸出端連接。
6.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于隔離電路的另一輸出端與驅動電路相對應的輸入端連接。
7.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于濾波電抗器輸出端與高壓電子開關相對應的輸入端相連接。
8.如權利要求I所述的交流電動機智能濾波及無功補償裝置，其特征在于驅動電路的另一輸出端與高壓電子開關相對應的輸入端連接。
專利摘要本實用新型的目的是要提供一種交流電動機智能濾波及無功補償裝置，通過微電腦邏輯程序控制技術控制大功率、高耐壓、無噪音、長壽命新型電子智能控制器動態(tài)平滑切換電力補償電容器及濾波電抗器，達到抑制諧波、補償無功的目的。
文檔編號H02J3/01GK202363906SQ201120430479
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2011年11月3日
發(fā)明者馬愛剛 申請人:馬愛剛