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：
本發(fā)明涉及一種有功調(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)濟持續(xù)高速發(fā)展，對潔凈、高效電力能源需求大幅度提升，與此同時全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造全面推進，城鄉(xiāng)用電負荷快速增加，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、營造優(yōu)質(zhì)供電環(huán)境、爭創(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，中線損耗嚴重，變壓器不平衡運行會大大降低變壓器的出力，影響變壓器使用壽命，增加變壓器的運行損耗，嚴重影響了用電質(zhì)量。而現(xiàn)有電網(wǎng)補償裝置只能補償電網(wǎng)無功功率，無法實現(xiàn)對有功功率的補償和調(diào)節(jié)，這已不能適應(yīng)供電發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于針對現(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題，提出一種對系統(tǒng)有功功率無級調(diào)節(jié)，實現(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。
本發(fā)明進一步的目的在于提出一種可以便捷實現(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)明的補償精度和動態(tài)響應(yīng)速度。
本發(fā)明的首要目的是這樣實現(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，所述測量電路的測量信號采集端與電網(wǎng)耦合，測量信號反饋端接控制電路的信號輸入端，所述主電路的補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應(yīng)端口連接的RAM構(gòu)成，所述控制電路的控制信號輸出端接主電路逆變器驅(qū)動端及通斷切換器件的受控端。
工作時，測量電路中的感應(yīng)元件對電網(wǎng)的電壓、電流以及功率因素變化進行監(jiān)測，并實時將采集到的測量信號反饋到控制電路，經(jīng)數(shù)字化后直接送到DSP芯片。DSP芯片根據(jù)系統(tǒng)的同步脈沖信號以及熱敏繼電器信號，對輸入的數(shù)字化信號進行計算分析發(fā)出后，向主電路發(fā)出逆變器驅(qū)動脈沖信號和通斷控制器件投切等控制信號，從而使主電路實現(xiàn)有功調(diào)節(jié)。
由于本發(fā)明采用了高性能、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)量分析儀有機結(jié)合，可以及時作出響應(yīng)，實現(xiàn)高精度的有功調(diào)節(jié)，確保供電質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明的一個實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1實施例中控制電路的電路原理圖。
圖3是圖1實施例中測量電路的電路原理圖。
圖4是圖1實施例中主電路的電路原理圖。
具體實施例方式實施例一本實施例數(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。其中測量電路的測量信號采集端與接負載的電網(wǎng)耦合，測量信號反饋端接控制電路的信號輸入端?？刂齐娐返目刂菩盘栞敵龆私又麟娐返氖芸囟恕Ｖ麟娐返难a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)字信號處理器)以及與該芯片對應(yīng)端口連接的RAM構(gòu)成?？刂齐娐方邮諄碜詼y量電路的反饋變量、系統(tǒng)的同步脈沖信號以及熱敏繼電器的信號，DSP芯片對輸入的數(shù)字化信號進行計算分析，發(fā)出以下信號——主電路IGBT的驅(qū)動脈沖信號——電磁接觸器、繼電器的投切信號——工作狀態(tài)顯示燈控制信號(運行、電壓異常保護、電流異常保護、過熱保護、缺相保護)測量電路如圖3所示，主要由運算放大器、提拉電路和鉗位二級管構(gòu)成，用以采樣測量和反饋信號。測量電路沒有采用傳統(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)合的方式對系統(tǒng)及反饋信號進行采集。采樣和反饋信號在測量電路經(jīng)過調(diào)理后，直接送入控制電路的核心——DSP芯片，具體來說，測量電路中的霍爾傳感器分別經(jīng)限流電阻與電網(wǎng)接入點和主電路電流輸出端耦合，采樣過來的信號經(jīng)過運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，運算放大器的信號經(jīng)過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的負責(zé)采樣的管腳ADC0～ADC9上。由DPS芯片完成各種數(shù)據(jù)的運算與處理。
在測量電路中，共有接入點電壓、直流側(cè)電壓、負載電流、輸出電流等九個變量被測量反饋。
主電路如圖4所示，實質(zhì)為三相二電平逆變器及防涌流電路，主要器件有四個二元素IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊、四個電抗器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，該逆變器的前三個輸出端分別與三個電SW2的三對主觸點分別連接，三對主觸點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。
實驗表明，本實施例具有以下特點
1)以高性能的DSP處理器為核心，完成全部的控制運行與計算，精度高，速度快，可以達到電壓測量精度0.5％；電流測量精度0.1％；有功功率測量精度0.5％；無功功率精度0.1％；功率因數(shù)測量精度0.5％；有功電度測量精度0.1％；無功電度數(shù)測量精度0.5％。
2)能夠根據(jù)設(shè)定的控制方式和控制參數(shù)投入運行，并無級調(diào)節(jié)有功功率，實現(xiàn)系統(tǒng)有功三相平衡。降低損耗，增大變壓器的出力。
3)能夠補償零序電流，消除零序損耗。
4)具有綜合電能質(zhì)量監(jiān)測儀功能，能夠同時顯示和記錄配網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度以及自身發(fā)生的無功電度、電壓和電流總畸變率。
5)可以存儲每天24小時的各項定點時刻配網(wǎng)記錄數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)(包括電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無功、有功電度、無功電度、日電壓/電流最值、停電時刻、累計停電時間、每相的過壓/欠壓/缺相時刻及時間等)。
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)和恒電壓自動切換控制。控制精度為恒功率因數(shù)控制精度±0.5％；恒電壓控制精度±0.5％。
7)對IGBT具有硬件保護電路和緩沖電路，具有過電壓、欠電壓、過電流、過熱、防雷擊及缺相報警及保護功能，并自動形成動作報告。
8)具有工作電源、輸出回路工作狀態(tài)保護動作顯示功能。
9)具有自動檢測并且自動調(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)遇到過電壓、欠電壓、過電流、過熱缺相等異常情況時，能夠自動報警，點亮相應(yīng)的報警，點亮相應(yīng)的報警燈，同時閉鎖相應(yīng)的自動控制功能，記錄各種故障信息。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。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，所述測量電路的測量信號采集端與電網(wǎng)耦合，測量信號反饋端接控制電路的信號輸入端，所述主電路的補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應(yīng)端口連接的RAM，所述控制電路的控制信號輸出端接主電路逆變器驅(qū)動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，其特征在于所述測量電路包括霍爾傳感器、運算放大器、提拉電路和鉗位二級管，作為感應(yīng)元件的霍爾傳感器分別與電網(wǎng)接入點和主電路電流輸出端耦合，通過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，通過鉗位二級管接控制電路的DSP芯片信號輸入端口。
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)接入點和主電路電流輸出端耦合，霍爾傳感器采樣過來的信號經(jīng)過運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的負責(zé)采樣的管腳ADC0～ADC9上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2、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二元素IGBT模塊、四個電抗器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輸出端分別與三個電抗器L1、L2、L3的輸入端相連，所述三個電抗器的輸出端分別與電磁接觸器SW2的三對主觸點分別連接，三對主觸點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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(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，所述測量電路的測量信號采集端與電網(wǎng)耦合，測量信號反饋端接控制電路的信號輸入端，所述主電路的補償電流輸出端接電網(wǎng)，其特點是所述控制電路包括主控DSP芯片以及與該芯片對應(yīng)端口連接的RAM，所述控制電路的控制信號輸出端接主電路逆變器驅(qū)動端及通斷切換器件的受控端。發(fā)明將有功調(diào)節(jié)裝置和綜合電能質(zhì)量分析儀有機結(jié)合，可以及時作出響應(yīng)，實現(xiàn)高精度的有功調(diào)節(jié)，確保供電質(zhì)量。
文檔編號H02J3/26GK1665096SQ200510038238
公開日2005年9月7日 申請日期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 申請人:江陰僑星電器有限公司