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自動動態(tài)無功補償裝置的制作方法

文檔序號:7311520閱讀:363來源:國知局
專利名稱:自動動態(tài)無功補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于一種感性負(fù)載電路無功補償裝置,特別用于對油田抽油機電機的無功功率進行自動跟蹤補償,使功率因數(shù)自動穩(wěn)定在0.9~1之間,來改善功率因數(shù)。
抽油機的電機功率因數(shù)低,變化范圍大,并且變化快(5~10秒變化一個周期),用電電路的無功補償比較困難。中國專利,專利號為85200850提供了一種電力網(wǎng)絡(luò)動態(tài)功率因數(shù)補償裝置-低能耗動態(tài)功率因數(shù)補償器,該裝置技術(shù)上代表了已有技術(shù)主要特點。該裝置與常見的動態(tài)功率因數(shù)補償裝置相比較是增加了一個輔助開關(guān),兩個限流電阻和一個輔助晶閘管及其控制電路,雖省掉笨重的,損耗有功功率的電抗器。但該裝置動作速度慢,補償精度低。難以適應(yīng)例如油田抽油機電機這種用電設(shè)備的功率因數(shù)補償。
本實用新型目的在于公開一種自動動態(tài)無功補償裝置。采用工業(yè)單片計算機進行檢測和控制,提高了系統(tǒng)的可靠性,實時性和準(zhǔn)確性。補償?shù)姆秶哟螅詣訖z測最佳投入點并控制高速開關(guān)的開啟與關(guān)斷,徹底消除了沖擊電流,延長了電容器的壽命,提高裝置的補償響應(yīng)時間本實用新型技術(shù)方目的是由以下電路實現(xiàn)的。
本實用新型由過零采集撿測電路,CPU單片計算機,顯示電路,開關(guān)控制電路,高速開關(guān)和三組補償電容組成。主電源回路的Ia相電流,Ua,Ub,Uc三相電壓經(jīng)電流互感CT1,電壓互感器PT1,PT2,PT3變換為低壓電壓信號,各自經(jīng)電壓比較器LM339變換為方波信號,通過緩沖器1形成CPU的輸入電路,CPU單片計算機撿測Ua與Ia的相位角,并根據(jù)Ua與Ia的相位角,判斷各活動電容器的投入或切除,各活動電容器投入時CPU根據(jù)相電壓Ua,Ub,Uc,檢測投入點,3組九個由光電偶合器TT1113,驅(qū)動原件7406,串接于光電管回路中的LED發(fā)光二極管LED3-11組成晶閘管開關(guān)控制電路與顯示電路,形成CPU的輸出部分,每一相每組開關(guān)控制電路的電源是由各相經(jīng)變壓,橋塊整流,三端集成穩(wěn)壓組成;其特征在于,補償電容實行動態(tài)分組,每相補償電容組是由一個固定電容Q1和三個活動電容Q2-4并聯(lián)而成,每個活動電容串接一個由二極管D和反向并接晶閘管SCR組成的高速開關(guān),每個SCR的控制極分別連接于CPU輸出電路的開關(guān)控制電路中光電偶合器的輸出端,控制電容器動態(tài)高速投切。
針對抽油機電機功率因數(shù)低,變化范圍大,并且變化快特點補償時壓組成;其特征在于,補償電容實行動態(tài)分組,每相補償電容組是由一個固定電容Q1和三個活動電容Q2-4并聯(lián)而成,每個活動電容串接一個由二極管D和反向并接晶閘管SCR組成的高速開關(guān),每個SCR的控制極分別連接于CPU輸出電路的開關(guān)控制電路中光電偶合器的輸出端,控制電容器動態(tài)高速投切。
針對抽油機電機功率因數(shù)低,變化范圍大,并且變化快特點補償時采用4組電容器,其中1組固定電容器,3組投切可控制電容器,3組投切可控制電容器可以組成7種不同容量的電容,使補償?shù)姆秶哟?。根?jù)抽油機,功率因數(shù)低并且變化快,3組電容器的投入和切除采用了由大功率硅整流二極管D和大功率晶閘管SCR構(gòu)成的高速開關(guān),電容的投入時,CPU自動檢測最佳投入點并控制高速開關(guān)的開啟與關(guān)斷,徹底消除了沖擊電流,延長了電容器的壽命,提高裝置的補償響應(yīng)時間。
性能指標(biāo)(1)功率因數(shù)穩(wěn)定范圍-0.9~1之間。
(2)適用于0.4Kv三相四線制。
(3)投切速度每秒投切次數(shù)不低于5次(4)電動機最大功率75KW

圖1為系統(tǒng)方框圖。
圖2為主回路電路圖。
圖3為主回路控制回路電路圖。
圖4為智能檢測控制部分電路圖。
圖5電容器投切點波形圖。
圖6為程序方框。
系統(tǒng)工作時主電源回路的A相電流,A、B、C三相電壓分別經(jīng)電流互感、取樣電阻、電壓互感器變換成3V的交流電壓信號,又經(jīng)電壓比較器LM339將3V的交流電壓信號變換成周期為50赫茲方波信號經(jīng)74LS244緩沖,送給CPU,CPU對Ua和Ia的相位角進行檢測,判斷主電源是感性還是容性,如果為容性CPU控制高速開關(guān)切除電容。如果為感性,并功率因數(shù)低于0.9,則CPU根據(jù)Ua,Ub,Uc的相位檢測最佳投入點,控制高速開關(guān)投入電容。最佳投入點的選擇為防止電容沖擊電流,在電源電壓與電容充電電壓Vc相等時晶閘管導(dǎo)通,截止。
電路中光電藕和器TTL113為觸發(fā)晶閘管的控制元件。變壓器B1、B2、B3、橋塊、7806等組成晶閘管的觸發(fā)電源。74LS244為緩充器件,7406為驅(qū)動器件。PIC16C57為單片計算機。LED1為電容器全部投入指示燈,LED2為電容器全部退出指示燈。LED3~LED11為電容器工作指示燈。
主回路簡介合上空氣開關(guān)ZK主回路,控制回路電源接通,按電機啟動按鈕QA1交流接觸器C1吸合,電機M通電工作。按電機停止按鈕TA1交流接觸器C1釋放,電機停止工作。如果這時要投入補償回路(只有在C1吸合時才C2才能投入),按電容啟動按鈕QA2交流接觸器C2吸合,補償回路工作。按電容停止按鈕TA2交流接觸器C2釋放,補償回路停止工作。二極管D與晶閘管SCR組成高速切換開關(guān)。COSΦ為功率因數(shù)表、A為電流表。RD為熔斷器。L為諧波抑制電抗器。
電容器的選擇電容器的選擇要根據(jù)電機的功率因數(shù)和所需要補償無功的最大值、最小值。選擇所需要補償無功的最小值為固定電容器容量,3組活動電容器總?cè)萘繎?yīng)略大于所需要補償無功的最大值與所需要補償無功的最小值的差值,并按1∶2∶5的關(guān)系選擇3組活動電容器的容量。
程序方框圖說明CPU初始化后,對過零采集檢測電路提供的Ua,Ia進行相位角檢測,判斷該相電是感性還是容性。如果是容性。再判斷是否全部切除電容如需全部切除電容。則LED2燈亮,如不需全部切除電容。則切除電容-1。如為感性,則判斷相位角是否大于25度,如大于25度,再判斷是否全部切入電容。如需全部切入電容。則EDL-1燈亮,并全部切入電容。如不需全部切入電容。則切入電容+1。
使用方法首先合上ZK,然后按電機啟動按鈕啟動電機,電機通電工作。如果要投入補償回路,按電容啟動按鈕QA2,補償回路通電工作。要停止補償回路的工作,按電容停止按鈕TA2,補償回路停止工作。補償停止工作后如需要在次啟動時,停止與啟動的時間的間隔要在2分鐘以上。
權(quán)利要求1.一種自動動態(tài)無功補償裝置,由過零采集撿測電路,CPU單片計算機,顯示電路,開關(guān)控制電路,高速開關(guān)和三組補償電容器組成。主電源回路的Ia相電流,Ua,Ub,Uc三相電壓經(jīng)電流互感CT1,PT1,PT2,PT3;電流互感器。電壓互感器變換為低壓電壓信號,各自經(jīng)電壓比較器LM339變換為方波信號,通過緩沖器形成CPU的輸入電路,CPU單片計算機撿測Ua與Ia的相位角,并根據(jù)Ua與Ia的相位角,判斷各活動電容器的投入或切除,各活動電容器投入時CPU根據(jù)相電壓Ua,Ub,Uc,檢測投入點,3組九個由光電偶合器TT1113,驅(qū)動原件7406,串接于光電管回路中的LED發(fā)光二極管LED3-11,組成晶閘管開關(guān)控制電路與顯示電路,形成CPU的輸出部分,每一相每組開關(guān)控制電路的電源是由各相經(jīng)變壓,橋塊整流,三端集成穩(wěn)壓組成;其特征在于,補償電容實行動態(tài)分組,每相補償電容組是由一個固定電容和三個活動電容并聯(lián)而成,每個活動電容串接一個由二極管D和反向并接晶閘管SCR組成的高速開關(guān),每個SCR的控制極分別連接于CPU輸出電路的開關(guān)控制電路中光電偶合器的輸出端,控制電容器動態(tài)高速投切。
專利摘要本實用新型公開一種自動動態(tài)無功補償裝置,采用工業(yè)單片計算機進行檢測和控制,提高了系統(tǒng)的可靠性,實時性和準(zhǔn)確性,補償?shù)姆秶哟?,自動檢測最佳投入點并控制高速開關(guān)的開啟與關(guān)斷,徹底消除了沖擊電流,延長了電容器的壽命,提高裝置的補償響應(yīng)時間。本實用新型由過零采集檢測電路,CPU單片計算機,顯示電路,開關(guān)控制電路,高速開關(guān)和三組補償電容組成,其特征在于,補償電容實行動態(tài)分組,控制電容器動態(tài)高速投切。
文檔編號H02J3/18GK2336504SQ98223360
公開日1999年9月1日 申請日期1998年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月2日
發(fā)明者吳長利, 王洪文, 王軍, 李彬, 王東方 申請人:哈爾濱藍波高技術(shù)開發(fā)有限公司
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