專利名稱：一種具有無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的集成化供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自動(dòng)偵測(cè)和補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中無(wú)功的電路模塊。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展加速，導(dǎo)致能源日趨緊張，節(jié)能降耗成為我國(guó)的重要國(guó)家戰(zhàn)略。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)的用電需求和發(fā)電裝機(jī)容量將為現(xiàn)有的2倍以上。且我國(guó)能源主要集中在北部和西部，而消費(fèi)需求主要集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)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(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)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(wèn)題?！ざ娏ο到y(tǒng)無(wú)功功率優(yōu)化和無(wú)功功率補(bǔ)償成為解決這一矛盾最好。是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功電源的合理配置和對(duì)無(wú)功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償，可以維持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)有益于降低有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損，提聞供電效率。傳統(tǒng)的電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，充分重視了輸電、配電過(guò)程中的無(wú)功潮流分布和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備合理配置，通過(guò)“分級(jí)分區(qū)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，在電源端和配電點(diǎn)進(jìn)行合理的配置，實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(guò)程中的電壓損失和能耗問(wèn)題。大量的用戶直接從電網(wǎng)系統(tǒng)中吸收大量的無(wú)功負(fù)荷，從而造成線路傳輸過(guò)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(wú)功潮流分布嚴(yán)重不平衡，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。研究表明，用戶端的負(fù)荷，如冰箱、空調(diào)、機(jī)床、電焊機(jī)等，多為感性負(fù)載，通過(guò)在用戶內(nèi)部設(shè)備所在的位置合理的配置就地補(bǔ)償設(shè)備，能明顯的改善電壓質(zhì)量、降低電能損耗。由于價(jià)格成本因素，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高昂的靜止無(wú)功功率補(bǔ)償裝置無(wú)法直接用于數(shù)量龐大的用戶端，目前并聯(lián)電容器組補(bǔ)償仍是用戶端主要的無(wú)功補(bǔ)償方式。但采用電容的投切方式進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生的補(bǔ)償電流是階躍式的，無(wú)法使無(wú)功功率得到恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，經(jīng)常處于過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)狀態(tài)。電力負(fù)荷的隨機(jī)性又導(dǎo)致無(wú)功負(fù)荷常常處于不平衡狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種具有無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的集成化供電電路。本實(shí)用新型包括單片機(jī)、一個(gè)降壓電路、一個(gè)電壓采集電路、兩個(gè)電流采集電路、兩個(gè)耦合電路、兩個(gè)復(fù)位電路，其中單片機(jī)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(gè)耦合電感和一個(gè)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(gè)二極管D1、D2、D3、D4組成的整流橋堆Q的兩個(gè)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(gè)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(gè)初級(jí)端連接；電壓采集電路包括兩個(gè)分壓電阻、兩個(gè)限流電阻、兩個(gè)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(jī)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(jī)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(gè)電流采集電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)耦合電感、三個(gè)濾波電容、一個(gè)保護(hù)電阻、兩個(gè)限流電阻；第四濾波電容C4的一端、保護(hù)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(gè)輸出端連接，第四濾波電容C4的另一端、保護(hù)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(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機(jī)U的2腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機(jī)U的3腳連接，第二耦合電感L2的兩個(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機(jī)U的4腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機(jī)U的5腳連接，第二耦合電感L2的兩個(gè)輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感LI的兩個(gè)次級(jí)端連接；兩個(gè)耦合電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)NPN型三極管、一個(gè)限流電阻、一個(gè)分壓電阻、一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)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(yáng)極與光耦G的陰極連接，光耦G的陽(yáng)極接+5V電源；一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機(jī)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(gè)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(gè)初級(jí)端連接；另一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機(jī)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(gè)直流輸出端連接；兩個(gè)復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)復(fù)位開關(guān)、一個(gè)充放電電容和一個(gè)充放電電阻；復(fù)位開關(guān)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(fù)位開關(guān)K與充放電電容C并聯(lián)后的另一端接地；一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻R的一端接單片機(jī)U的52腳，另一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻R的一端接單片機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(fù)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(jī)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(fù)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。本實(shí)用新型提出一種新的電路模塊，用于偵測(cè)開關(guān)電源的無(wú)功功率，并提供有效補(bǔ)償。由于此種電路模塊置于各種電器的開關(guān)電源模塊中，因此是一種分散于電網(wǎng)中的就地補(bǔ)償，可以更好的完成平衡無(wú)功，并實(shí)時(shí)消除無(wú)功。此種大量分散于電網(wǎng)中的微補(bǔ)償，其靈活性、和補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟蛔恪?br>
圖I為本實(shí)用新型中降壓電路的電路圖；圖2為本實(shí)用新型中電壓采集電路的電路圖；圖3為本實(shí)用新型中電流采集電路的電路圖；圖4為本實(shí)用新型中耦合電路的電路圖；圖5為本實(shí)用新型中復(fù)位電路的電路圖；圖6為本實(shí)用新型中單片機(jī)外圍電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
一種具有無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的集成化供電電路，包括單片機(jī)、一個(gè)降壓電路、一個(gè)電壓采集電路、兩個(gè)電流采集電路、兩個(gè)耦合電路、兩個(gè)復(fù)位電路，其中單片機(jī)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(gè)耦合電感和一個(gè)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(gè)二極管Dl、D2、D3、D4組成的整流橋堆Q的兩個(gè)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(gè)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(gè)初級(jí)端連接。如圖2所示，電壓采集電路包括兩個(gè)分壓電阻、兩個(gè)限流電阻、兩個(gè)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(jī)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(jī)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(gè)電流采集電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)耦合電感、三個(gè)濾波電容、一個(gè)保護(hù)電阻、兩個(gè)限流電阻；第四濾波電容C4的一端、保護(hù)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(gè)輸出端連接,第四濾波電容C4的另一端、保護(hù)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(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機(jī)U的2腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機(jī)U的3腳連接，第二耦合電感L2的兩個(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容C5的一端與單片機(jī)U的4腳連接，第六濾波電容C6的一端與單片機(jī)U的5腳連接，第二耦合電感L2的兩個(gè)輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感LI的兩個(gè)次級(jí)端連接。如圖4所示，兩個(gè)耦合電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)NPN型三極管、一個(gè)限流電阻、一個(gè)分壓電阻、一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)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(yáng)極與光耦G的陰極連接，光耦G的陽(yáng)極接+5V電源；一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機(jī)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(gè)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(gè)初級(jí)端連接；另一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻Rx5的另一端與單片機(jī)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(gè)直流輸出端連接。 如圖5所示，兩個(gè)復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)復(fù)位開關(guān)、一個(gè)充放電電容和一個(gè)充放電電阻；復(fù)位開關(guān)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(fù)位開關(guān)K與充放電電容C并聯(lián)后的另一端接地；一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻R的一端接單片機(jī)U的52腳，另一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻R的一端接單片機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(fù)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(jī)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(fù)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(quán)利要求1 一種具有無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的集成化供電電路，包括單片機(jī)、一個(gè)降壓電路、一個(gè)電壓采集電路、兩個(gè)電流采集電路、兩個(gè)耦合電路、兩個(gè)復(fù)位電路，其中單片機(jī)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(gè)耦合電感和一個(gè)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(gè)二極管組成的整流橋堆的兩個(gè)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，整流橋堆的一個(gè)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一個(gè)初級(jí)端連接； 所述的電壓采集電路包括兩個(gè)分壓電阻、兩個(gè)限流電阻、兩個(gè)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(jī)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(jī)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(gè)電流采集電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)耦合電感、三個(gè)濾波電容、一個(gè)保護(hù)電阻、兩個(gè)限流電阻；第四濾波電容的一端、保護(hù)電阻的一端、第三限流電阻的一端與第二耦合電感的一個(gè)輸出端連接，第四濾波電容的另一端、保護(hù)電阻的另一端、第四限流電阻的一端與第二耦合電感的另一個(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容的一端與單片機(jī)的2腳連接，第六濾波電容的一端與單片機(jī)的3腳連接，第二耦合電感的兩個(gè)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(gè)電流采集電路中的第五濾波電容的一端與單片機(jī)的4腳連接，第六濾波電容的一端與單片機(jī)的5腳連接，第二耦合電感的兩個(gè)輸入端分別與降壓電路中第一耦合電感的兩個(gè)次級(jí)端連接； 所述的兩個(gè)耦合電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)NPN型三極管、一個(gè)限流電阻、一個(gè)分壓電阻、一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)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(yáng)極與光耦的陰極連接，光耦的陽(yáng)極接+5V電源；一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻的另一端與單片機(jī)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一個(gè)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一個(gè)初級(jí)端連接；另一個(gè)耦合電路中的第五限流電阻的另一端與單片機(jī)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(gè)直流輸出端連接； 所述的兩個(gè)復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)復(fù)位開關(guān)、一個(gè)充放電電容和一個(gè)充放電電阻；復(fù)位開關(guān)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(fù)位開關(guān)與充放電電容并聯(lián)后的另一端接地；一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻的一端接單片機(jī)的52腳，另一個(gè)復(fù)位電路中的充放電電阻的一端接單片機(jī)的53腳；晶振的一端和第一晶振電容的一端接單片機(jī)的8腳，晶振的另一端和第二晶振電容的一端接單片機(jī)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(jī)的I腳，第一高頻濾波電容的另一端與第一電解電容的負(fù)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(jī)的64腳，第二高頻濾波電容的另一端與第二電解電容的負(fù)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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的集成化供電電路。目前無(wú)法使無(wú)功功率得到恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。本實(shí)用新型包括單片機(jī)、一個(gè)降壓電路、一個(gè)電壓采集電路、兩個(gè)電流采集電路、兩個(gè)耦合電路、兩個(gè)復(fù)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(jī)連接。本實(shí)用新型提出一種新的電路模塊，用于偵測(cè)開關(guān)電源的無(wú)功功率，并提供有效補(bǔ)償。由于此種電路模塊置于各種電器的開關(guān)電源模塊中，因此是一種分散于電網(wǎng)中的就地補(bǔ)償，可以更好的完成平衡無(wú)功，并實(shí)時(shí)消除無(wú)功。此種大量分散于電網(wǎng)中的微補(bǔ)償，其靈活性、和補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟蛔恪?br> 文檔編號(hào)H02J3/18GK202712865SQ20122042697
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者余厲陽(yáng) 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)