專利名稱：具有無功補償特點的集成化供電電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于節(jié)能技術領域，涉及一種自動偵測和補償電網(wǎng)系統(tǒng)中無功的電路模塊。
背景技術：
隨著社會工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展加速，導致能源日趨緊張，節(jié)能降耗成為我國的重要國家戰(zhàn)略。據(jù)統(tǒng)計資料表明，預計到2020年，我國的用電需求和發(fā)電裝機容量將為現(xiàn)有的2倍以上。且我國能源主要集中在北部和西部，而消費需求主要集中在經(jīng)濟較發(fā)達的中東部地區(qū)，分布和需求及其不均衡，這都加劇了電能供需間的矛盾。如何解決局部區(qū)域的高效率供電，在持續(xù)推動經(jīng)濟發(fā)展的基礎上，發(fā)展新型清潔能源，提高能源的有效利用率，成為迫切需要解決的問題。 而電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償成為解決這一矛盾最好。是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的一個重要組成部分，通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負荷的最佳補償，可以維持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，同時有益于降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損，提聞供電效率。傳統(tǒng)的電網(wǎng)建設過程中，充分重視了輸電、配電過程中的無功潮流分布和無功補償設備合理配置，通過“分級分區(qū)補償，就地平衡”的原則，在電源端和配電點進行合理的配置，實現(xiàn)了無功平衡，保證了電壓質(zhì)量，但不能有效解決用戶端線路傳輸過程中的電壓損失和能耗問題。大量的用戶直接從電網(wǎng)系統(tǒng)中吸收大量的無功負荷，從而造成線路傳輸過程中大量的電能損耗，甚至可能造成部分區(qū)域的系統(tǒng)無功潮流分布嚴重不平衡，進而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。研究表明，用戶端的負荷，如冰箱、空調(diào)、機床、電焊機等，多為感性負載，通過在用戶內(nèi)部設備所在的位置合理的配置就地補償設備，能明顯的改善電壓質(zhì)量、降低電能損耗。由于價格成本因素，結構復雜，價格高昂的靜止無功功率補償裝置無法直接用于數(shù)量龐大的用戶端，目前并聯(lián)電容器組補償仍是用戶端主要的無功補償方式。但采用電容的投切方式進行補償，產(chǎn)生的補償電流是階躍式的，無法使無功功率得到恰當?shù)难a償，經(jīng)常處于過補或欠補狀態(tài)。電力負荷的隨機性又導致無功負荷常常處于不平衡狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種具有無功補償特點的集成化供電電路。本發(fā)明包括單片機、一個降壓電路、一個電壓采集電路、兩個電流采集電路、兩個耦合電路、兩個復位電路，其中單片機U為德州儀器公司的MSP430FE427芯片。降壓電路包括兩抽頭變壓器、整流橋堆、一個耦合電感和一個濾波電容；兩抽頭變壓器T的輸入線圈的兩端與交流電源連接，四個二極管D1、D2、D3、D4組成的整流橋堆Q的兩個交流輸入端分別與兩抽頭變壓器T的第一輸出線圈的兩端連接，整流橋堆Q的一個直流輸出端與第一濾波電容Cl的一端連接并接地,第一濾波電容Cl的另一端與第一稱合電感LI 一個初級端連接；
電壓采集電路包括兩個分壓電阻、兩個限流電阻、兩個濾波電容；第一分壓電阻Rfl的一端與降壓電路中的第一濾波電容Cl的另一端連接,第一分壓電阻Rfl的另一端和第二分壓電阻Rf2的一端與第一限流電阻Rxl的一端連接，第一限流電阻Rxl的另一端與第二濾波電容C2的一端連接并接入單片機U的6腳，第三濾波電容C3的一端與第二限流電阻Rx2的一端連接并接入單片機U的7腳，第二濾波電容C2的另一端和第三濾波電容C3的另一端連接并接地；第二分壓電阻Rf2的另一端和第二限流電阻Rx2的另一端與降壓電路中的第一濾波電容Cl的一端連接并接地；
兩個電流采集電路的結構相同，均包括一個耦合電感、三個濾波電容、一個保護電阻、兩個限流電阻；第四濾波電容C4的一端、保護電阻Rb的一端、第三限流電阻Rx3的一端與第二耦合電感L2的一個輸出端連接，第四濾波電容C4的另一端、保護電阻Rb的另一端、第四限流電阻Rx4的一端與第二耦合電感L2的另一個輸出端連接；第三限流電阻Rx3的另一 端與第五濾波電容C5的一端連接,第四限流電阻Rx4的另一端與第六濾波電容C6的一端連接，第五濾波電容C5的另一端與第六濾波電容C6的另一端連接并接地；一個電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機U的2腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機U的3腳連接，第二耦合電感L2的兩個輸入端分別與降壓電路中兩抽頭變壓器T的第二輸出線圈的兩端連接；另一個電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機U的4腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機U的5腳連接，第二耦合電感L2的兩個輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感LI的兩個次級端連接；
兩個耦合電路的結構相同，均包括一個NPN型三極管、一個限流電阻、一個分壓電阻、一個發(fā)光二極管和一個光稱，其中光稱為NEC2501 ;第五限流電阻Rx5的一端與NPN型三極管N的基極連接，NPN型三極管N的集電極與第三分壓電阻Rf3的一端連接，NPN型三極管N的發(fā)射極接地，三分壓電阻Rf3的另一端與發(fā)光二極管D的陰極連接，發(fā)光二極管D的陽極與光耦G的陰極連接，光耦G的陽極接+5V電源；一個耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機U的50腳連接，光耦G的發(fā)射極與降壓電路中的整流橋堆Q的另一個直流輸出端連接，集電極與降壓電路中的第一耦合電感LI另一個初級端連接；另一個耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機U的51腳連接，光耦G的發(fā)射極和集電極分別與降壓電路中的整流橋堆Q的兩個直流輸出端連接；
兩個復位電路的結構相同，均包括一個復位開關、一個充放電電容和一個充放電電阻；復位開關K與充放電電容C并聯(lián)后的一端與充放電電阻R的一端連接，充放電電阻R的另一端接+5V電源，復位開關K與充放電電容C并聯(lián)后的另一端接地；一個復位電路中的充放電電阻R的一端接單片機U的52腳，另一個復位電路中的充放電電阻R的一端接單片機U的53腳；
晶振Z的一端和第一晶振電容Czl的一端接單片機U的8腳，晶振Z的另一端和第二晶振電容Cz2的一端接單片機U的9腳，第一晶振電容Czl的另一端和第二晶振電容Cz2的另一端連接并接地；第一高頻濾波電容Cgl的一端、第一電解電容Cjl的正極、第四分流電阻Rf4的一端連接并接入單片機U的I腳，第一高頻濾波電容Cgl的另一端與第一電解電容Cjl的負極連接并接地；第二高頻濾波電容Cg2的一端、第二電解電容Cj2的正極、第五分流電阻Rf5的一端連接并接入單片機U的64腳，第二高頻濾波電容Cg2的另一端與第二電解電容Cj2的負極連接并接地，第四分流電阻Rf4的另一端與第五分流電阻Rf5的另一端連接并接+5V電源。本發(fā)明提出一種新的電路模塊，用于偵測開關電源的無功功率，并提供有效補償。由于此種電路模塊置于各種電器的開關電源模塊中，因此是一種分散于電網(wǎng)中的就地補償，可以更好的完成平衡無功，并實時消除無功。此種大量分散于電網(wǎng)中的微補償，其靈活性、和補償?shù)膶崟r性，可彌補傳統(tǒng)無功補償?shù)牟蛔恪?br>

圖I為本發(fā)明電路中降壓電路的電路圖； 圖2為本發(fā)明電路中電壓采集電路的電路 圖3為本發(fā)明電路中電流采集電路的電路 圖4為本發(fā)明電路中耦合電路的電路 圖5為本發(fā)明電路中復位電路的電路 圖6為本發(fā)明電路中單片機外圍電路的電路圖。
具體實施例方式一種具有無功補償特點的集成化供電電路，包括單片機、一個降壓電路、一個電壓采集電路、兩個電流采集電路、兩個耦合電路、兩個復位電路，其中單片機U為德州儀器公司的MSP430FE427芯片。如圖I所示，降壓電路包括兩抽頭變壓器、整流橋堆、一個耦合電感和一個濾波電容；兩抽頭變壓器T的輸入線圈的兩端與交流電源連接，四個二極管Dl、D2、D3、D4組成的整流橋堆Q的兩個交流輸入端分別與兩抽頭變壓器T的第一輸出線圈的兩端連接，整流橋堆Q的一個直流輸出端與第一濾波電容Cl的一端連接并接地,第一濾波電容Cl的另一端與第一耦合電感LI 一個初級端連接。如圖2所示，電壓采集電路包括兩個分壓電阻、兩個限流電阻、兩個濾波電容；第一分壓電阻Rfl的一端與降壓電路中的第一濾波電容Cl的另一端連接,第一分壓電阻Rf!的另一端和第二分壓電阻Rf2的一端與第一限流電阻Rxl的一端連接，第一限流電阻Rxl的另一端與第二濾波電容C2的一端連接并接入單片機U的6腳，第三濾波電容C3的一端與第二限流電阻Rx2的一端連接并接入單片機U的7腳，第二濾波電容C2的另一端和第三濾波電容C3的另一端連接并接地；第二分壓電阻Rf2的另一端和第二限流電阻Rx2的另一端與降壓電路中的第一濾波電容Cl的一端連接并接地；
如圖3所示，兩個電流采集電路的結構相同，均包括一個耦合電感、三個濾波電容、一個保護電阻、兩個限流電阻；第四濾波電容C4的一端、保護電阻Rb的一端、第三限流電阻Rx3的一端與第二I禹合電感L2的一個輸出端連接,第四濾波電容C4的另一端、保護電阻Rb的另一端、第四限流電阻Rx4的一端與第二耦合電感L2的另一個輸出端連接；第三限流電阻Rx3的另一端與第五濾波電容C5的一端連接，第四限流電阻Rx4的另一端與第六濾波電容C6的一端連接,第五濾波電容C5的另一端與第六濾波電容C6的另一端連接并接地；一個電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機U的2腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機U的3腳連接，第二耦合電感L2的兩個輸入端分別與降壓電路中兩抽頭變壓器T的第二輸出線圈的兩端連接；另一個電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機U的4腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機U的5腳連接，第二耦合電感L2的兩個輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感LI的兩個次級端連接。如圖4所示，兩個耦合電路的結構相同，均包括一個NPN型三極管、一個限流電阻、一個分壓電阻、一個發(fā)光二極管和一個光稱，其中光稱為NEC2501 ;第五限流電阻Rx5的一端與NPN型三極管N的基極連接，NPN型三極管N的集電極與第三分壓電阻Rf3的一端連接，NPN型三極管N的發(fā)射極接地，三分壓電阻Rf3的另一端與發(fā)光二極管D的陰極連接，發(fā)光二極管D的陽極與光耦G的陰極連接，光耦G的陽極接+5V電源；一個耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機U的50腳連接，光耦G的發(fā)射極與降壓電路中的整流橋堆Q的另一個直流輸出端連接，集電極與降壓電路中的第一耦合電感LI另一個初級端連接；另一個耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機U的51腳連接，光耦G的發(fā) 射極和集電極分別與降壓電路中的整流橋堆Q的兩個直流輸出端連接。如圖5所示，兩個復位電路的結構相同，均包括一個復位開關、一個充放電電容和一個充放電電阻；復位開關K與充放電電容C并聯(lián)后的一端與充放電電阻R的一端連接，充放電電阻R的另一端接+5V電源，復位開關K與充放電電容C并聯(lián)后的另一端接地；一個復位電路中的充放電電阻R的一端接單片機U的52腳，另一個復位電路中的充放電電阻R的一端接單片機U的53腳。如圖6所示，晶振Z的一端和第一晶振電容Czl的一端接單片機U的8腳，晶振Z的另一端和第二晶振電容Cz2的一端接單片機U的9腳，第一晶振電容Czl的另一端和第二晶振電容Cz2的另一端連接并接地；第一高頻濾波電容Cgl的一端、第一電解電容Cjl的正極、第四分流電阻Rf4的一端連接并接入單片機U的I腳，第一高頻濾波電容Cgl的另一端與第一電解電容Cjl的負極連接并接地；第二高頻濾波電容Cg2的一端、第二電解電容Cj2的正極、第五分流電阻Rf5的一端連接并接入單片機U的64腳，第二高頻濾波電容Cg2的另一端與第二電解電容Cj2的負極連接并接地，第四分流電阻Rf4的另一端與第五分流電阻Rf 5的另一端連接并接+5V電源。
權利要求
1.具有無功補償特點的集成化供電電路，包括單片機、ー個降壓電路、ー個電壓采集電路、兩個電流采集電路、兩個耦合電路、兩個復位電路，其中單片機為德州儀器公司的MSP430FE427芯片，其特征在于 所述的降壓電路包括兩抽頭變壓器、整流橋堆、一個耦合電感和ー個濾波電容；兩抽頭變壓器的輸入線圈的兩端與交流電源連接，四個ニ極管組成的整流橋堆的兩個交流輸入端分別與兩抽頭變壓器的第一輸出線圈的兩端連接，整流橋堆的ー個直流輸出端與第一濾波電容的一端連接并接地，第一濾波電容的另一端與第一耦合電感ー個初級端連接； 所述的電壓采集電路包括兩個分壓電阻、兩個限流電阻、兩個濾波電容；第一分壓電阻的一端與降壓電路中的第一濾波電容的另一端連接，第一分壓電阻的另一端和第二分壓電阻的一端與第一限流電阻的一端連接，第一限流電阻的另一端與第二濾波電容的一端連接并接入單片機的6腳，第三濾波電容的一端與第二限流電阻的一端連接并接入單片機的7腳，第二濾波電容的另一端和第三濾波電容的另一端連接并接地；第二分壓電阻的另一端和第二限流電阻的另一端與降壓電路中的第一濾波電容的一端連接并接地； 所述的兩個電流采集電路的結構相同，均包括ー個耦合電感、三個濾波電容、一個保護電阻、兩個限流電阻；第四濾波電容的一端、保護電阻的一端、第三限流電阻的一端與第二耦合電感的ー個輸出端連接，第四濾波電容的另一端、保護電阻的另一端、第四限流電阻的一端與第二耦合電感的另ー個輸出端連接；第三限流電阻的另一端與第五濾波電容的一端連接，第四限流電阻的另一端與第六濾波電容的一端連接，第五濾波電容的另一端與第六濾波電容的另一端連接并接地；一個電流采集電路中的第五濾波電容的一端與單片機的2腳連接，第六濾波電容的一端與單片機的3腳連接，第二耦合電感的兩個輸入端分別與降壓電路中兩抽頭變壓器T的第二輸出線圈的兩端連接；另ー個電流采集電路中的第五濾波電容的一端與單片機的4腳連接，第六濾波電容的一端與單片機的5腳連接，第二耦合電感的兩個輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感的兩個次級端連接； 所述的兩個耦合電路的結構相同，均包括ー個NPN型三極管、ー個限流電阻、一個分壓電阻、ー個發(fā)光二極管和一個光稱，其中光稱為NEC2501 ;第五限流電阻的一端與NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的集電極與第三分壓電阻的一端連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，三分壓電阻的另一端與發(fā)光二極管的陰極連接，發(fā)光二極管的陽極與光耦的陰極連接，光耦的陽極接+5V電源；一個耦合電路中的第五限流電阻的另一端與單片機的50腳連接，光耦的發(fā)射極與降壓電路中的整流橋堆的另ー個直流輸出端連接，集電極與降壓電路中的第一耦合電感的另ー個初級端連接；另ー個耦合電路中的第五限流電阻的另一端與單片機的51腳連接，光耦的發(fā)射極和集電極分別與降壓電路中的整流橋堆的兩個直流輸出端連接； 所述的兩個復位電路的結構相同，均包括ー個復位開關、一個充放電電容和一個充放電電阻；復位開關與充放電電容并聯(lián)后的一端與充放電電阻的一端連接，充放電電阻的另一端接+5V電源，復位開關與充放電電容并聯(lián)后的另一端接地；一個復位電路中的充放電電阻的一端接單片機的52腳，另ー個復位電路中的充放電電阻的一端接單片機的53腳；晶振的一端和第一晶振電容的一端接單片機的8腳，晶振的另一端和第二晶振電容的一端接單片機的9腳，第一晶振電容的另一端和第二晶振電容的另一端連接并接地；第一高頻濾波電容的一端、第一電解電容的正極、第四分流電阻的一端連接并接入單片機的I腳 ，第一高頻濾波電容的另一端與第一電解電容的負極連接并接地；第二高頻濾波電容的一端、第二電解電容的正極、第五分流電阻的一端連接并接入單片機的64腳，第二高頻濾波電容的另一端與第二電解電容的負極連接并接地，第四分流電阻的另一端與第五分流電阻的另一端連接并接+5V電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有無功補償特點的集成化供電電路。目前無法使無功功率得到恰當?shù)难a償。本發(fā)明包括單片機、一個降壓電路、一個電壓采集電路、兩個電流采集電路、兩個耦合電路、兩個復位電路。電壓采集電路、電流采集電路和耦合電路與一端與降壓電路連接，另一端與單片機連接。本發(fā)明提出一種新的電路模塊，用于偵測開關電源的無功功率，并提供有效補償。由于此種電路模塊置于各種電器的開關電源模塊中，因此是一種分散于電網(wǎng)中的就地補償，可以更好的完成平衡無功，并實時消除無功。此種大量分散于電網(wǎng)中的微補償，其靈活性、和補償?shù)膶崟r性，可彌補傳統(tǒng)無功補償?shù)牟蛔恪?br> 文檔編號H02J3/18GK102820664SQ201210306908
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權日2012年8月27日
發(fā)明者余厲陽 申請人:杭州電子科技大學