專利名稱：數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，尤其是涉及一種三相380V配電系統(tǒng)新型數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置。屬于電力設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，對(duì)潔凈、高效電力能源需求大幅度提升，與此同時(shí)全國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造全面推進(jìn)，城鄉(xiāng)用電負(fù)荷快速增加，電力行業(yè)為提高供電質(zhì)量、降低電網(wǎng)傳輸損耗、控制電網(wǎng)諧波污染、營(yíng)造優(yōu)質(zhì)供電環(huán)境、爭(zhēng)創(chuàng)一流供電企業(yè)等方面不遺余力地做了大量的工作。但在電力系統(tǒng)中由于終端三相負(fù)荷分配不平衡，造成系統(tǒng)三相不平衡，零序電流大，中線損耗嚴(yán)重，變壓器不平衡運(yùn)行會(huì)大大降低變壓器的出力，影響變壓器使用壽命，增加變壓器的運(yùn)行損耗，嚴(yán)重影響了用電質(zhì)量。而現(xiàn)有電網(wǎng)補(bǔ)償裝置只能補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率的補(bǔ)償和調(diào)節(jié)，這已不能適應(yīng)供電發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的首要目的在于針對(duì)現(xiàn)有三相380V配電系統(tǒng)中存在的三相有功功率不平衡和零序電流損耗的問(wèn)題，提出一種對(duì)系統(tǒng)有功功率無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有功三相平衡，降低零序電流損耗，降低變壓器允許損耗，增大變壓器的出力的新型數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，從而適應(yīng)供電系統(tǒng)迅速發(fā)展的要求。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的在于提出一種可以便捷實(shí)現(xiàn)參數(shù)指令雙向傳輸?shù)牡蛪号潆娤到y(tǒng)數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，從而有助于提高本發(fā)明的補(bǔ)償精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
本實(shí)用新型的首要目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，由含有感應(yīng)元件的測(cè)量電路、控制電路和含有逆變器及通斷切換器件的主電路組成，所述測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)采集端與電網(wǎng)耦合，測(cè)量信號(hào)反饋端接控制電路的信號(hào)輸入端，所述主電路的補(bǔ)償電流輸出端接電網(wǎng)，所述控制電路主要由主控DSP芯片以及與該芯片對(duì)應(yīng)端口連接的RAM構(gòu)成，所述控制電路的控制信號(hào)輸出端接主電路逆變器驅(qū)動(dòng)端及通斷切換器件的受控端。
工作時(shí)，測(cè)量電路中的感應(yīng)元件對(duì)電網(wǎng)的電壓、電流以及功率因素變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)將采集到的測(cè)量信號(hào)反饋到控制電路，經(jīng)數(shù)字化后直接送到DSP芯片。DSP芯片根據(jù)系統(tǒng)的同步脈沖信號(hào)以及熱敏繼電器信號(hào)，對(duì)輸入的數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析發(fā)出后，向主電路發(fā)出逆變器驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和通斷控制器件投切等控制信號(hào)，從而使主電路實(shí)現(xiàn)有功調(diào)節(jié)。
由于本實(shí)用新型采用了高性能、智能化的DSP處理器，因此將有功調(diào)節(jié)裝置和綜合電能質(zhì)量分析儀有機(jī)結(jié)合，可以及時(shí)作出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高精度的有功調(diào)節(jié)，確保供電質(zhì)量。



圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1實(shí)施例中控制電路的電路原理圖。
圖3是圖1實(shí)施例中測(cè)量電路的電路原理圖。
圖4是圖1實(shí)施例中主電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由測(cè)量電路、控制電路、主電路、遙控器(圖中未示出)以及電源電路組成。其中測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)采集端與接負(fù)載的電網(wǎng)耦合，測(cè)量信號(hào)反饋端接控制電路的信號(hào)輸入端?？刂齐娐返目刂菩盘?hào)輸出端接主電路的受控端。主電路的補(bǔ)償電流輸出端接電網(wǎng)。遙控器可以與控制電路雙向通訊。電源電路用以提供測(cè)量電路、控制電路的電源。
控制電路如圖2所示，由主控DSP芯片(數(shù)字信號(hào)處理器)以及與該芯片對(duì)應(yīng)端口連接的RAM構(gòu)成。控制電路接收來(lái)自測(cè)量電路的反饋?zhàn)兞?、系統(tǒng)的同步脈沖信號(hào)以及熱敏繼電器的信號(hào)，DSP芯片對(duì)輸入的數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，發(fā)出以下信號(hào)——主電路IGBT的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)——電磁接觸器、繼電器的投切信號(hào)——工作狀態(tài)顯示燈控制信號(hào)(運(yùn)行、電壓異常保護(hù)、電流異常保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、缺相保護(hù))測(cè)量電路如圖3所示，主要由運(yùn)算放大器、提拉電路和鉗位二級(jí)管構(gòu)成，用以采樣測(cè)量和反饋信號(hào)。測(cè)量電路沒(méi)有采用傳統(tǒng)的電壓、電流互感器，而是以霍爾傳感器和提拉電路相結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)及反饋信號(hào)進(jìn)行采集。采樣和反饋信號(hào)在測(cè)量電路經(jīng)過(guò)調(diào)理后，直接送入控制電路的核心——DSP芯片，具體來(lái)說(shuō)，測(cè)量電路中的霍爾傳感器分別經(jīng)限流電阻與電網(wǎng)接入點(diǎn)和主電路電流輸出端耦合，采樣過(guò)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的隔離輸送給提拉電路。提拉電路由3.3VA電源和電阻R510/R5110組成，運(yùn)算放大器的信號(hào)經(jīng)過(guò)提位電路后其電平范圍控制在0～+3.3V之間。提拉電路的輸出端連接到鉗位電路輸入端。鉗拉電路由二極管D504、D503組成。鉗位電路輸出端直接連接到DSP的負(fù)責(zé)采樣的管腳ADC0～ADC9上。由DPS芯片完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算與處理。
在測(cè)量電路中，共有接入點(diǎn)電壓、直流側(cè)電壓、負(fù)載電流、輸出電流等九個(gè)變量被測(cè)量反饋。
主電路如圖4所示，實(shí)質(zhì)為三相二電平逆變器及防涌流電路，主要器件有四個(gè)二元素IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊、四個(gè)電抗器L1、L2、L3、L4、電容器C、三相電磁接觸器SW2、繼電器和防涌流電阻R。四個(gè)二元素IGBT模塊并聯(lián)后，與防涌流電阻R和電容C的串聯(lián)電路并聯(lián)，構(gòu)成三相二電平逆變器，該逆變器的前三個(gè)輸出端分別與三個(gè)電SW2的三對(duì)主觸點(diǎn)分別連接，三對(duì)主觸點(diǎn)分別連接到三相低壓配電系統(tǒng)的三相電壓。逆變器的第四個(gè)輸出端與零線電抗器L4的輸入端相連，零線電抗器L4的輸出端連接到三相配電系統(tǒng)的零線。
實(shí)驗(yàn)表明，本實(shí)施例具有以下特點(diǎn)
1)以高性能的DSP處理器為核心，完成全部的控制運(yùn)行與計(jì)算，精度高，速度快，可以達(dá)到電壓測(cè)量精度0.5％；電流測(cè)量精度0.1％；有功功率測(cè)量精度0.5％；無(wú)功功率精度0.1％；功率因數(shù)測(cè)量精度0.5％；有功電度測(cè)量精度0.1％；無(wú)功電度數(shù)測(cè)量精度0.5％。
2)能夠根據(jù)設(shè)定的控制方式和控制參數(shù)投入運(yùn)行，并無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)有功功率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有功三相平衡。降低損耗，增大變壓器的出力。
3)能夠補(bǔ)償零序電流，消除零序損耗。
4)具有綜合電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀功能，能夠同時(shí)顯示和記錄配網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度以及自身發(fā)生的無(wú)功電度、電壓和電流總畸變率。
5)可以存儲(chǔ)每天24小時(shí)的各項(xiàng)定點(diǎn)時(shí)刻配網(wǎng)記錄數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(包括電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無(wú)功、有功電度、無(wú)功電度、日電壓/電流最值、停電時(shí)刻、累計(jì)停電時(shí)間、每相的過(guò)壓/欠壓/缺相時(shí)刻及時(shí)間等)。
6)科學(xué)的控制方式控制方式分三種恒功率因數(shù)控制、恒電壓控制、恒功率因數(shù)和恒電壓自動(dòng)切換控制?？刂凭葹楹愎β室驍?shù)控制精度±0.5％；恒電壓控制精度±0.5％。
7)對(duì)IGBT具有硬件保護(hù)電路和緩沖電路，具有過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、防雷擊及缺相報(bào)警及保護(hù)功能，并自動(dòng)形成動(dòng)作報(bào)告。
8)具有工作電源、輸出回路工作狀態(tài)保護(hù)動(dòng)作顯示功能。
9)具有自動(dòng)檢測(cè)并且自動(dòng)調(diào)整電流和電壓互感器極性功能，使電流輸入不受極性影響。
10)遇到過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱缺相等異常情況時(shí)，能夠自動(dòng)報(bào)警，點(diǎn)亮相應(yīng)的報(bào)警，點(diǎn)亮相應(yīng)的報(bào)警燈，同時(shí)閉鎖相應(yīng)的自動(dòng)控制功能，記錄各種故障信息。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形式的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，包括含有感應(yīng)元件的測(cè)量電路、控制電路和含有逆變器及通斷切換器件的主電路，所述測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)采集端與電網(wǎng)耦合，測(cè)量信號(hào)反饋端接控制電路的信號(hào)輸入端，所述主電路的補(bǔ)償電流輸出端接電網(wǎng)，其特征在于所述控制電路包括主控DSP芯片以及與該芯片對(duì)應(yīng)端口連接的RAM，所述控制電路的控制信號(hào)輸出端接主電路逆變器驅(qū)動(dòng)端及通斷切換器件的受控端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，其特征在于所述測(cè)量電路包括霍爾傳感器、運(yùn)算放大器、提拉電路和鉗位二級(jí)管，作為感應(yīng)元件的霍爾傳感器分別與電網(wǎng)接入點(diǎn)和主電路電流輸出端耦合，通過(guò)提拉電路輸出到控制電路，所述主電路的直流電壓端經(jīng)分壓電阻后，通過(guò)鉗位二級(jí)管接控制電路的DSP芯片信號(hào)輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，其特征在于測(cè)量電路中的霍爾傳感器分別經(jīng)限流電阻與電網(wǎng)接入點(diǎn)和主電路電流輸出端耦合，霍爾傳感器采樣過(guò)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的隔離輸送給提拉電路，提拉電路包括3.3VA電源和電阻R510、R5110，提拉電路輸出端連接到鉗位電路輸入端，鉗拉電路包括二極管D504和D503，鉗位電路輸出端直接連接到DSP的負(fù)責(zé)采樣的管腳ADC0～ADC9上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，其特征在于所述主電路包括四個(gè)二元素IGBT模塊、四個(gè)電抗器L1、L2、L3、L4、電容C、三相電磁接觸器SW2、繼電器和防涌流電阻R，所述四個(gè)二元素IGBT模塊并聯(lián)后，與防涌流電阻R和電容C的串聯(lián)電路并聯(lián)，構(gòu)成三相二電平逆變器，所述逆變器的前三個(gè)輸出端分別與三個(gè)電抗器L1、L2、L3的輸入端相連，所述三個(gè)電抗器的輸出端分別與電磁接觸器SW2的三對(duì)主觸點(diǎn)分別連接，三對(duì)主觸點(diǎn)分別連接到三相低壓配電系統(tǒng)的三相電壓，逆變器的第四個(gè)輸出端與零線電抗器L4的輸入端相連，零線電抗器L4的輸出端連接到三相配電系統(tǒng)的零線。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字化有功調(diào)節(jié)節(jié)能裝置，包括含有感應(yīng)元件的測(cè)量電路、控制電路和含有逆變器及通斷切換器件的主電路，所述測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)采集端與電網(wǎng)耦合，測(cè)量信號(hào)反饋端接控制電路的信號(hào)輸入端，所述主電路的補(bǔ)償電流輸出端接電網(wǎng)，其特點(diǎn)是所述控制電路包括主控DSP芯片以及與該芯片對(duì)應(yīng)端口連接的RAM，所述控制電路的控制信號(hào)輸出端接主電路逆變器驅(qū)動(dòng)端及通斷切換器件的受控端。本實(shí)用新型將有功調(diào)節(jié)裝置和綜合電能質(zhì)量分析儀有機(jī)結(jié)合，可以及時(shí)作出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高精度的有功調(diào)節(jié)，確保供電質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/00GK2826489SQ20052006856
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者張建興, 范滿紅, 任春紅, 陳建友 申請(qǐng)人:江蘇方程電力科技有限公司