專利名稱：濾波控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電網(wǎng)諧波治理技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，更具體的說，本實(shí)用新型涉及 一種根據(jù)有功功率進(jìn)行投切的智能化濾波控制器。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是電力應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展給生產(chǎn)生活帶來了極大的 方便，但大量的非線性負(fù)載的應(yīng)用，比如中頻爐、可逆軋機(jī)、變頻整流、單晶爐等，使電網(wǎng) 母線上產(chǎn)生大量諧波，嚴(yán)重污染電網(wǎng)，造成電力設(shè)備損壞、計(jì)量誤差、保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)、 電動(dòng)機(jī)異常發(fā)熱、電腦異常工作或復(fù)位等等。目前，國內(nèi)普遍采用的無源諧波治理控制器是循環(huán)投切工作方式，即控制器檢測 到電網(wǎng)電壓及電流的過零時(shí)間差計(jì)算得到功率因素值與設(shè)定值的差值，控制投切裝置投入 或切除電容器組。目前小功率中頻爐的功率因數(shù)都做得很高，功率因數(shù)幾乎是0. 9^0. 99， 但是諧波含量很大，如果按功率因素或無功功率來投切，會(huì)出現(xiàn)投切振蕩，無法實(shí)現(xiàn)諧波治理。公告日為2008年2月6日，公告號(hào)為CN201018282Y的中國專利公開了一種自動(dòng) 投切濾波裝置，包括自動(dòng)投切及保護(hù)裝置和濾波回路，其中濾波回路由三角形連接支路組 成，三角形內(nèi)每條支路按照下述方法連接，電抗器和電容器串接，兩組上述串接的電路并聯(lián) 并且和顯示燈并聯(lián)，該并聯(lián)支路與晶閘管和快速熔斷器串接組成；三條支路的輸入端分別 與A、B、C三相400V母線相連接，與A、B連接的支路還通過開關(guān)與自動(dòng)投切控制器相連接。 該專利所述的自動(dòng)投切控制器為一集成芯片，投切方式是電壓過零投入和電流過零切除， 該投切方式無法治理高功率因素電力設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染，而且功能單一，人機(jī)互動(dòng)性差，智 能化程度低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決現(xiàn)有濾波控制無法治理高功率因素電力設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染， 功能單一，人機(jī)互動(dòng)性差，智能化程度低的技術(shù)問題；提供一種根據(jù)有功功率進(jìn)行投切的智 能化濾波控制器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種濾波控制器，包括微型計(jì) 算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊，微型計(jì)算機(jī)I/O 口線上連接有數(shù)據(jù)處理模 塊、按鍵輸入模塊、時(shí)鐘電路、電能計(jì)量模塊、液晶顯示模塊、通訊接口和控制輸出模塊，數(shù) 據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，電源模塊為各模塊提供工作電壓。數(shù) 據(jù)采集模塊對(duì)電力設(shè)備的電參數(shù)進(jìn)行采集，采集到的電參數(shù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理后傳送給 微型計(jì)算機(jī)，濾波控制器的設(shè)置參數(shù)通過按鍵輸入模塊傳送到微型計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘電路為微 型計(jì)算機(jī)提供固定頻率的時(shí)鐘脈沖，電能計(jì)量模塊通過電能脈沖計(jì)量無功電能和有功電 能，液晶顯示模塊能將測量的電參數(shù)及控制投切信息顯示出來，通訊接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞 信息及控制功能，控制輸出模塊輸出開關(guān)量對(duì)電容器進(jìn)行投切控制。[0007]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓取樣單元、電流取樣單元、放大電路及隔離 單元，電壓取樣單元通過隔離單元連接到放大電路，電流取樣單元與放大電路相連。電壓取 樣單元通過取樣電阻進(jìn)行取樣，電網(wǎng)與濾波控制器需要通過隔離單元隔離開來，減小傳導(dǎo) 干擾，保證濾波控制器的安全，電流取樣單元通過電流感應(yīng)器進(jìn)行采樣，采集的電壓及電流 信號(hào)均需要經(jīng)過放大電路對(duì)信號(hào)的幅值進(jìn)行調(diào)整。作為優(yōu)選，所述電壓取樣單元接在電網(wǎng)母線上負(fù)載端。電壓取樣單元接在電網(wǎng)母 線上負(fù)載端，以保證對(duì)電力設(shè)備的工作電壓采樣的準(zhǔn)確性。作為優(yōu)選，所述電流取樣單元接在電網(wǎng)母線上負(fù)載端。電流取樣單元接在電網(wǎng)母 線上負(fù)載端，以保證對(duì)電力設(shè)備的工作電流采樣的準(zhǔn)確性。作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)處理模塊由A/D轉(zhuǎn)換器組成。數(shù)據(jù)采集模塊輸出的電壓及電 流信號(hào)為模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳送給微型計(jì)算機(jī)。作為優(yōu)選，所述微型計(jì)算機(jī)采用STM32103VB集成電路。STM32103VB使用高性能的 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，具有豐富的I/O端口和連接到兩條 APB總線的外設(shè)，包含2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)PWM定時(shí)器，工作溫度 范圍為_40°C至105°C，供電電壓為2. OV至3. 6V。本實(shí)用新型的有益效果通過對(duì)電力設(shè)備的工作電壓及電流采樣，微型計(jì)算機(jī)計(jì) 算出電力設(shè)備的有功功率，根據(jù)設(shè)定的有功功率及投入門限，微型計(jì)算機(jī)向控制輸出模塊 發(fā)出控制信號(hào)，控制輸出模塊根據(jù)控制信號(hào)輸出開關(guān)量對(duì)電容器進(jìn)行投切控制，能有效解 決根據(jù)功率因素或無功功率進(jìn)行投切而引起的投切振蕩，人機(jī)互動(dòng)，智能化控制。

圖1為本實(shí)用新型的一種電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例本實(shí)施例的濾波控制器如圖1所示，包括微型計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù) 據(jù)處理模塊和電源模塊，微型計(jì)算機(jī)I/O 口線上連接有數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵輸入模塊、時(shí)鐘 電路、電能計(jì)量模塊、液晶顯示模塊、通訊接口和控制輸出模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連 接到數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，電源模塊為各模塊提供工作電壓。其中數(shù)據(jù)采集模塊接在電 網(wǎng)母線上，對(duì)其電參數(shù)進(jìn)行采樣；數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)處理模 塊的輸出端與微型計(jì)算機(jī)STM32103VB相連，數(shù)據(jù)處理模塊由A/D轉(zhuǎn)換器組成，數(shù)據(jù)處理模 塊將數(shù)據(jù)采集模塊傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；濾波控制器中需要設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù) 通過按鍵輸入模塊進(jìn)行設(shè)置；時(shí)鐘電路為微型計(jì)算機(jī)提供固定頻率的時(shí)鐘脈沖；電能計(jì)量 模塊通過電能脈沖計(jì)量無功電能和有功電能；液晶顯示模塊能將測量的電參數(shù)及控制投切 信息顯示出來；通訊接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞信息及控制功能；控制輸出模塊輸出開關(guān)量對(duì)電 容器進(jìn)行投切控制。本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓取樣單元、電流取樣單元、放大電路及隔離單 元，電壓取樣單元和電流取樣單元接在電網(wǎng)母線上負(fù)載端，以保證對(duì)電力設(shè)備的工作電壓及電流采樣的準(zhǔn)確性；電壓取樣單元通過取樣電阻進(jìn)行取樣，電網(wǎng)與濾波控制器需要 通過隔離單元隔離開來，減小傳導(dǎo)干擾，保證濾波控制器的安全，電流取樣單元通過電流感 應(yīng)器進(jìn)行采樣，采集的電壓及電流信號(hào)均需要經(jīng)過放大電路對(duì)信號(hào)的幅值進(jìn)行調(diào)整，使信 號(hào)的幅值在A/D轉(zhuǎn)換器的工作范圍內(nèi)，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓及電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)供微型計(jì)算機(jī)STM32103VB讀取。本實(shí)施例中，微型計(jì)算機(jī)STM32103VB根據(jù)讀取到的電壓及電流信號(hào)，以及通過按 鍵輸入模塊設(shè)置的負(fù)載有功功率和投入門限，通過內(nèi)部運(yùn)算，將各參數(shù)通過液晶顯示模塊 顯示出來，將得到的控制信號(hào)傳送給控制輸出模塊，控制輸出模塊根據(jù)控制信號(hào)輸出開關(guān) 量對(duì)電容器進(jìn)行投切控制。本實(shí)施例中，通過對(duì)負(fù)載端的電壓及電流進(jìn)行取樣，根據(jù)設(shè)定的負(fù)載有功功率和 投入門限，由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制投切電容器進(jìn)行投切，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，智能化控制，其實(shí) 現(xiàn)過程如下濾波控制器啟動(dòng)后，根據(jù)中頻爐的功率分段，通過按鍵輸入模塊設(shè)置有功功率 Pl>12，投入門限需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定；數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)負(fù)載端的電壓及電流進(jìn)行取樣， 并經(jīng)過信號(hào)調(diào)整后，由數(shù)據(jù)處理模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入微 型計(jì)算機(jī)STM32103VB中，微型計(jì)算機(jī)STM32103VB根據(jù)讀取到的電壓及電流信號(hào)，計(jì)算其有 功功率，再根據(jù)設(shè)定的有功功率和投入門限，向控制輸出模塊發(fā)出控制信號(hào)，同時(shí)通過液晶 顯示模塊將各參數(shù)顯示出來；控制輸出模塊根據(jù)控制信號(hào)輸出開關(guān)量對(duì)電容器進(jìn)行投切控 制。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例作了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于 上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)力要求所保護(hù)的范 圍的情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)施例中未 明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求一種濾波控制器，其特征在于，包括微型計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊，微型計(jì)算機(jī)I/O口線上連接有數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵輸入模塊、時(shí)鐘電路、電能計(jì)量模塊、液晶顯示模塊、通訊接口和控制輸出模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，電源模塊為各模塊提供工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波控制器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓取樣 單元、電流取樣單元、放大電路及隔離單元，電壓取樣單元通過隔離單元連接到放大電路， 電流取樣單元與放大電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾波控制器，其特征在于，所述電壓取樣單元接在電網(wǎng)母線 上負(fù)載端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾波控制器，其特征在于，所述電流取樣單元接在電網(wǎng)母線 上負(fù)載端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波控制器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊由A/D轉(zhuǎn)換器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波控制器，其特征在于，所述微型計(jì)算機(jī)采用STM32103VB 集成電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種濾波控制器，旨在克服現(xiàn)有濾波控制無法治理高功率因素電力設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染，功能單一，人機(jī)互動(dòng)性差，智能化程度低的技術(shù)問題，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是一種濾波控制器，包括微型計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊，微型計(jì)算機(jī)I/O口線上連接有數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵輸入模塊、時(shí)鐘電路、電能計(jì)量模塊、液晶顯示模塊、通訊接口和控制輸出模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端。通過對(duì)電力設(shè)備的工作電壓及電流采樣，計(jì)算其有功功率，再根據(jù)設(shè)定的有功功率及投入門限，對(duì)投切電容器進(jìn)行投切控制，有效解決根據(jù)功率因素或無功功率進(jìn)行投切而引起的投切振蕩，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，智能化控制。
文檔編號(hào)H02J3/01GK201708549SQ20102022554
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者陳錫忠 申請(qǐng)人:寧波中睿電氣有限公司