一種節(jié)能柜帶電切換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電氣節(jié)能柜，特別是一種節(jié)能柜帶電切換裝置。
【背景技術】
[0002]我國改革開放以來，國民經(jīng)濟得到快速增長，以“科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新”已成為我國目前工業(yè)發(fā)展的主流，我國工業(yè)逐步向集約型，節(jié)能減排，低碳的方向發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源已悄然成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。電能作為應用最為廣泛的能源形式，其需求正以前所未有的速度在快速增長。對電能的最高效利用已成為電力部門及各個企業(yè)在節(jié)能領域中研究的熱點，節(jié)能配電柜是用戶實現(xiàn)節(jié)能和配電的第一級設備，其性能的優(yōu)劣對用戶的安全用電、生產(chǎn)安全、節(jié)能降耗起著至關重要的作用。現(xiàn)有的配電柜或節(jié)能柜都是采用斷電切換的控制方法，它需要開啟或斷開配電柜或節(jié)能柜，其步驟為:①將其負載上的所有用電設備停車，②進行配電柜或節(jié)能柜的開啟或斷開控制，③將其負載上的所有用電設備啟動。很顯然這種切換控制方法存在著費工費時、影響生產(chǎn)、縮短設備使用壽命等問題。為了解決這一系列問題，科研單位和電力系統(tǒng)的科技人員在不斷的研究、探索，利用現(xiàn)代科學技術對節(jié)能柜的內部結構裝置進行了優(yōu)化設計，雖然在技術上取得了一些進步，但在實際運用中仍然存在著尚未克服的技術難題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服以上不足，提供一種節(jié)能柜帶電切換裝置，該裝置采用帶調整相位控制的節(jié)電機芯與微控制器相結合設計而成，其能夠有效地實現(xiàn)節(jié)能柜的帶電切換工作，達到節(jié)能柜在線安全、平穩(wěn)的接入與撤出切換控制效果。同時該裝置能夠最大限度地方便用戶中途察看節(jié)能柜的節(jié)電情況，且避免了節(jié)能柜因斷電接入或撤出而造成的費工費時、影響生產(chǎn)、縮短設備使用壽命等問題。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括節(jié)電機芯、三相輸入電壓電流檢測傳感器、節(jié)電開關、調整相位模塊、三相輸出電壓電流檢測傳感器、旁路開關、等電位切換開關模塊、輸入/輸出電流/電壓相位檢測模塊、微控制器，節(jié)電機芯串接在供電主回路中，其包括串聯(lián)電抗器、并聯(lián)自耦固定式調壓器，將串聯(lián)電抗器和并聯(lián)自耦固定式調壓器均固定在同一個三柱鐵芯上，上述三柱鐵芯從上至下依次設有主線圈(1-A、1-B、1-C)、調節(jié)線圈(I1-A、I1-B、I1-C)、電壓調整線圈(1-a、1-b、1-c)、調整相位線圈(R、S、T)，通過Z字型繞線方法將線圈纏繞于三柱鐵芯上；三相輸入電壓電流檢測傳感器設在節(jié)電機芯的三相輸入電路中；節(jié)電開關設在三相輸入電壓電流檢測傳感器的輸出端口，且與節(jié)電機芯的主線圈(1-A、1-B、1-C)相連；調整相位模塊由三相可調容性負載構成，其與節(jié)電機芯的調整相位線圈(R、S、T)相連；三相輸出電壓電流檢測傳感器設在節(jié)電機芯的三相輸出電路中；輸入/輸出電流/電壓相位檢測模塊位于三相輸入電壓電流檢測傳感器和三相輸出電壓電流檢測傳感器與微控制器之間；微控制器是基于ARM CorteX-M3體系結構的32位高速微控制器；等電位切換開關由三組單相零電位開關切換控制器構成，其通過微控制器并接在節(jié)電開關的輸入端與三相輸出電壓電流檢測傳感器的輸出端之間；旁路開關并接在等電位切換開關的兩端，組成了一種節(jié)能柜帶電切換裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術原理是:本發(fā)明采用ARM型32位高速微控制器、輸入/輸出電流/電壓相位檢測模塊、調整相位模塊、等電位切換開關、旁路開關、節(jié)電開關與節(jié)電機芯進行控制線路連接，以實現(xiàn)檢測信息的及時分析計算和切換過程的準確、快速控制，保證節(jié)能柜在帶電投入與撤出的切換過程中負載無需停機、電源電壓無沖擊性波動，具有電流過度平穩(wěn)、電網(wǎng)污染小等優(yōu)點。節(jié)電機芯串接在供電主回路中，微控制器通過調整相位模塊調節(jié)三相輸入與輸出電壓的幅值和相位，使它們達到相同，為實現(xiàn)等電位切換控制提供基本條件。三相輸入電壓電流檢測傳感器和三相輸出電壓電流檢測傳感器分別串接在節(jié)電機芯的三相輸入和輸出電路中，分別來檢測節(jié)電機芯的輸入與輸出的電流和電壓大小所對應的模擬電流和電壓幅值，為微控制器進行帶電安全、平穩(wěn)替換控制提供所需要的模擬量信號。輸入/輸出電流/電壓相位檢測模塊對輸入/輸出電壓/電流相位差進行高精度檢測(相位差精度可達±0.001度)，電壓幅值的檢測精度可達±0.1V，以保障節(jié)能柜切換時的電壓波動小、對電網(wǎng)負載影響小。調整相位模塊是微控制器與節(jié)電機芯中的調整相位線圈之間的控制橋梁，微控制器通過調整相位模塊實現(xiàn)對輸出電壓的相位進行無級調節(jié)，使輸出三相電壓的相位與輸入電壓的相位一致，為在電壓過零點時進行節(jié)能柜切換控制做好準備。節(jié)電開關和旁路開關均為三相帶過流保護開關，是節(jié)能柜長期正常工作和停止工作時的控制開關，節(jié)能柜長期正常工作時，由節(jié)電開關控制將節(jié)電機芯接入電源與負載之間，進行節(jié)能運行；節(jié)能柜長期停止工作時，由旁路開關控制將負載直接接入電源，不進行節(jié)能運行，節(jié)電開關和旁路開關既保障了節(jié)能和不節(jié)能工作狀態(tài)的運行控制，還為這兩種工作狀態(tài)時的系統(tǒng)運行提供了過電流安全保護。等電位切換開關是節(jié)電機芯帶電切換的過度控制開關，是實現(xiàn)帶電切換控制的關鍵，當微控制器將輸出電壓與輸入電壓調節(jié)到相同相位后，發(fā)出控制信號，等電位切換開關在電壓過零點時進行閉合或斷開，以實現(xiàn)節(jié)電機芯帶電投入與撤出的無電壓差切換，保證節(jié)能柜帶電切換的安全、平穩(wěn)運作。
[0006]微控制器是整個裝置的分析計算和控制核心，其進行節(jié)能柜的帶電接入控制過程如下:當節(jié)能柜需要帶電接入時，旁路開關處于閉合狀態(tài)，通過旁路開關為負載供電，此時，微控制器首先調節(jié)節(jié)電機芯的輸出電壓幅值與輸入電壓幅值相等，節(jié)電開關閉合，等電位切換開關閉合，使節(jié)電機芯兩端電位相等，并由等電位切換開關為負載供電，同時，節(jié)電機芯處于待工作狀態(tài)。接下來，延遲兩秒，控制等電位切換開關斷開，節(jié)電機芯進入工作狀態(tài)，并由節(jié)電機芯為負載供電，由于節(jié)電機芯的電壓幅值與負載原供電電壓幅值相同，加之節(jié)電機芯對電流畸變具有抑制作用，因此在切換過程中電流過度相對較為平穩(wěn)，最后，再延遲兩秒，控制節(jié)電機芯的電壓幅值和三相電的平衡度達到節(jié)電狀態(tài)，至此，完成了節(jié)能柜的帶電接入控制；其進行節(jié)能柜的帶電撤出控制過程如下:當節(jié)能柜需要帶電撤出時，微控制器首先調節(jié)節(jié)電機芯的輸出電壓幅值與輸入電壓幅值相同，并對輸入輸出的電流/電壓相位進行調整，使它們同步。然后，在節(jié)電機芯兩端電位相等且為過零點時控制等電位切換開關閉合，使節(jié)電機芯兩端電位相等并處于待撤出狀態(tài)，并由等電位切換開關為負載供電，此時，如果負載為純電阻負載，則負載電壓過零點對應電流過零點，電流可以平穩(wěn)過渡；如果負載是感性負載，電流不為零，且感性負載使電流不能發(fā)生突變，因此電流過渡也是比較平穩(wěn)的。接下來，延遲兩秒，控制旁路開關閉合，由等電位切換開關和旁路開關共同為負載供電。最后，再延遲兩秒，控制節(jié)電開關斷開，使節(jié)能柜完全撤出。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:采用帶調整相位控制的節(jié)電機芯與微控制器相結合設計而成，其能夠有效地實現(xiàn)節(jié)能柜的帶電切換工作，達到節(jié)能柜在線安全、平穩(wěn)的接入與撤出切換控制效果。同時該裝置能夠最大限度地方便用戶中途察看節(jié)能柜的節(jié)電情況，且避免了節(jié)能柜因斷電接入或撤出而造成的費工費時、影響生產(chǎn)、縮短設備使用壽命等問題。
【附圖說明】
[0008]下面是結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步描述:
[0009]圖1是一種節(jié)能柜帶電切換裝置的系統(tǒng)接線原理示意圖
[0010]圖2是一種節(jié)能柜帶電切換裝置的系統(tǒng)組成總體結構框圖
[0011]在圖中:1.節(jié)電機芯、2.三相輸入電壓電流檢測傳感器、3.節(jié)電開關、4.調整相位模塊、5.三相輸出電壓