CN201134680Y - 智能型低压无功功率自动补偿控制器 - Google Patents

智能型低压无功功率自动补偿控制器 Download PDF

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CN201134680Y CNU2007203034575U CN200720303457U CN201134680Y CN 201134680 Y CN201134680 Y CN 201134680Y CN U2007203034575 U CNU2007203034575 U CN U2007203034575U CN 200720303457 U CN200720303457 U CN 200720303457U CN 201134680 Y CN201134680 Y CN 201134680Y
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周育国
王青青
柒敏敏
孙桂平
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Abstract

本实用新型公开了一种智能型低压无功功率自动补偿控制器，其特征为以高速数字信号处理器为核心，利用数字信号处理器高速的运算能力实现电压、电流、功率、功率因素多参数综合控制，运用数字校准、数字滤波、程序逻辑判断实现简化***硬件电路设计、降低成本的同时，提高控制器的精度、可靠性和抗干扰能力。

Description

智能型低压无功功率自动补偿控制器
技术领域
本实用新型涉及一种智能型低压无功功率自动补偿控制装置，属于低压电器制造技术领域。
背景技术
低压无功功率自动补偿控制器通过控制补偿电容来调节配电网中无功电流，具有降低线路损耗、节约能源、稳定电网电压、增加变压器容量等功效，被广泛应用于配电***中。但现有的控制器基本都采用单片机控制，由于其运算速度低，无法实现复杂控制算法，有些只能应用***硬件电路来实现，存在着电路结构复杂、精度差、成本高、抗干扰能力差等缺点。例如，通常使用的相位判别法采用比较器来识别电压和电流的过零点，来得到它们过零点之间的时间差(即相位差)，从而可以计算出功率因数。然而这些硬件电路的存在不仅大大提高了控制器的成本，而且很容易受谐波、零点漂移等因素的影响，使得控制器的性能和可靠性大大降低。
发明内容
鉴于上述技术存在的问题，本实用新型目的是提供一种电路结构简单、精度高、成本低、抗干扰能力好的智能型低压无功功率自动补偿控制器。
本实用新型所采取的技术方案是：
以低成本高速数字信号处理器为核心，简化***硬件电路，采用数字校准精度、数字滤波提高精度和抗干扰性，以高速采集和运算来实现功率因数的计算，采用多参数综合控制等复杂控制算法，来设计智能型低压无功功率自动补偿控制器。
其具体结构：以高速数字信号处理器为核心，包括有采样电路，频率跟踪电路、LCD/LED显示电路、补偿电容控制输出驱动电路、EEPROM、键盘、数字校准开关、通讯接口电路、开关电源等部分。采样电路将电网电压和电流转化为小信号并经抬高电平、低通滤波、限幅后与数字信号处理器A/D口相连，电压小信号经频率跟踪电路与数字信号处理器高速捕获口相连，采样电路中的抬高电平由电阻分压而成，抬高电平同时与数字信号处理器A/D口相连；LCD/LED显示电路、补偿电容控制输出驱动电路和键盘与数字信号处理器I/O口相连；数字校准开关与数字信号处理器I/O端口相连，当闭合此开关启动数字校准程序，将校准参数存于EEPROM；EEPROM与数字信号处理器的I2C口相连；通讯接口电路与数字信号处理器的UART口相连；开关电源为整个控制器提供电源。
数字信号处理器处理速度达60MIPS，具有16路12位ADC、32kB程序空间、12kB RAM空间、内部看门狗电路、内部基准电路、内部定时器、高速捕获端口、I2C\SPI\UART接口等。
经过上述设计后的本实用新型技术，与现有技术相比，具有以下优点：
1、利用数字信号处理器高速运算能力和逻辑判断能力，通过软件来实现电流同相同名端的自动识别，省去硬件电路的相位判断、节约成本、提高了可靠性。
2、利用数字信号处理器高速运算能力，通过数字滤波和数字校准，采样电路仅需简单的低通滤波和限幅处理即可实现高精度，省去硬件电路的调节和滤波，提高可靠性和抗干扰能力。
3、数字信号处理器根据频率***检测的频率进行32分频或64分频后对A/D进行周波数据采集，能够自动跟踪电网频率变化，可适用于50Hz或60Hz电网。
4、利用数字信号处理器高速运算能力，对电网电压、电流、功率等参数进行真有效值计算，能综合电压、电流、功率、功率因素等参数控制投切电路进行投切，避免单一参数控制存在的各种缺陷。
附图说明
附图1是本新型实用的电路示意框图。
附图2本新型实用智能型低压无功功率自动补偿控制器一种实施例的电路原理框图。
其中：
1---表示采样电路；         2---表示频率跟踪电路；
3---表示数字信号处理器；   4---表示LCD/LED显示模块；
5---表示补偿电容控制输出驱动电路；
6---表示EEPROM存储器；     7---表示键盘输入模块
8---表示数字校准开关；     9---表示通讯接口电路
10---表示开关电源模块。
具体实施方式：
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方案作进一步具体的说明：
本实用新型所述的智能型低压无功功率自动补偿控制器，其组成如图1所示，以高速数字信号处理器3为核心，包括有采样电路1、频率跟踪电路2、LCD/LED显示电路4、补偿电容控制输出驱动电路5、EEPROM6、键盘7、数字校准开关8、通讯接口电路9、开关电源10等部分。采样电路1将电网电压电流转化为小信号并经抬高电平、低通滤波、限幅后与数字信号处理器3的A/D端口相连，同时与频率跟踪电路2相连，频率跟踪电路2与数字信号处理器3捕捉口相连；LCD/LED显示电路(4)、补偿电容控制输出驱动电路(5)和键盘(7)与数字信号处理器3的I/O口相连；EEPROM6与数字信号处理器3的I2C口相连；开关电源10为整个控制器提供电源。其中数字信号处理器3的存贮器内存贮着数字滤波、数字校准、控制算法等工作程序。
如图2所示：本实施例的智能型低压无功功率自动补偿控制器核心采用TI公司最新推出低成本高性能数字信号处理器(DSP)TMS320F28015，它具有100个引脚，带有16路12位A/D端口(AN0～AN7，BN0～BN7)，两路高速捕获端口(ECAP1、ECAP2)，I2C接口SDA和SCL，通讯接口SCIRXDA和SCIRXDA，34个通用I/O接口(GPIO00-GPIO34，包含显示I/O接口和输出驱动I/O接口)。
采样电路(1)由电压信号转换电路、电流信号转换电路和抬高电平电路组成，抬高电平电路由电阻R5和R6分压电源电压VCC而成，抬高电平同时与数字信号处理器3的A/D端口相连；其电压值接近数字信号处理器3内部参考电压的1/2，电容C3进行简易滤波后与数字信号处理器3的A/D口AN7、电压信号转换电路、电流信号转换电路、频率跟踪电路相连，由于电压和电流信号是双极性的，在硬件上通过抬高满量程的一半来把它们转换成单极性的来满足数字信号处理器3的A/D口电气特性(其具体作用在算法中描述)。电压信号转换电路将高压经电阻R0、互感器PT1、电阻R1和抬高电平电路转换成数字信号处理器(3)A/D口能够承受的低电压信号，经电阻R2和电容C1低通滤波，并由二极管D1和D2限幅后与数字信号处理器3的A/D口AN0相连。电流信号转换电路将大电流经互感器CT1、电阻R3和抬高电平电路转换成数字信号处理器3的A/D口能够承受的低电压信号，经电阻R4和电容C2低通滤波，并由二极管D3和D4限幅后与数字信号处理器3的A/D口BN0相连。本例中电压电流信号转换电路仅例其中的A相，其他两相方式相同。
频率跟踪电路2由电阻R7、R8、电容C4、C5和集成电路IC1(LM239)组成，交流电压信号经频率跟踪电路转换成方波信号后输入数字信号处理器3的高速捕获口，数字信号处理器3根据捕获的方波信号计算出电网电压电流的频率和周期，对其进行64分频后用于A/D转换启动间隔时间，从而达到自动跟踪电网频率变化，可适用于50Hz或60Hz电网。
数字校准开关8的电阻R9和跳线开关K1组成，数字校准开关8并与数字信号处理器3的通用I/O口GPIO30相连，当跳线开关打开时，数字信号处理器3按正常控制程序运行，当跳线开关闭合时，数字信号处理器3启动嵌入的数字校准程序，显示校准菜单，此时给控制器输入标准信号，通过按键选择校准参数(如电压、电流等)，数字校准程序自动计算采样结果与标准值之间比例系数k和偏移量b存入EEPROM(6)，参数校准完成后打开跳线开关，***重新上电后按正常控制程序运行(校准参数运用在下述控制算法中描述)。
键盘7由按键(S1～S7)、电阻(R11-R14)、电容(C11-C14)组成与数字信号处理器3的通用I/O口相连。EEPROM芯片IC2采用24LC04B，通讯接口电路9采用带隔离功能RS-485通讯芯片ADM2483BRW。LCD/LED显示电路4、补偿电容控制输出驱动电路5和键盘7与数字信号处理器3的通用I/O口相连。此部分电路采用本领域公知技术设计，本实施例不做详细描述。
本实施例所涉及的一些算法和控制描述：
Figure Y20072030345700081
Figure Y20072030345700082
Figure Y20072030345700083
Figure Y20072030345700085
Figure Y20072030345700086
其中：k为校准程序存贮在EEPROM(6)中的比例系数；
b为校准程序存贮在EEPROM(6)中的偏移量；
u(n)、i(n)为数字信号处理器3采集第n点电压、电流值；
ref为数字信号处理器3采集抬高电平值，由于抬高后采集的电压电流数据为单极性值，故需要采集的数据减去采集抬高电平值来还原成双极性值；
N为一个周波内采集的总点数，本实例中为64点；
n为一个周波内采集第几点。
相位判别处理，因为低压无功功率补偿设备用于终端用电用户，有功功率肯定为正值，基于这一原理，如有功功率P为负值，则用户接线相位肯定接错，需要控制器自动调整相位以便正确控制。具体判别是当有功功率为正时，如果无功功率为正则为感性；否则为容性；当有功功率为负时，如果无功功率为负则为感性；否则为容性。通过软件的判别方法省去硬件电路，降低生产成本和提高产品可靠性。
本实例中上述电压、电流、功率仅为单周期计算值，为防止偶然干扰，***对其采用10次平均用于显示和控制。
键盘7可供用户输入过压、欠压、过流、控制路数、投切延时、通讯设置等参数，数字信号处理器3根据功率因数、有功功率、无功功率、电压、电流、延时时间等综合参数，通过数字信号处理器3输出驱动I/O口接口电路控制5补偿电容的投切，使电网的功率因素到达最佳状态。

Claims (3)

1、一种智能型低压无功功率自动补偿控制器，其特征是该智能型低压无功功率自动补偿控制器以高速数字信号处理器(3)为核心，包括有采样电路(1)、频率跟踪电路(2)、LCD/LED显示电路(4)、补偿电容控制输出驱动电路(5)、EEPROM(6)、键盘输入(7)、数字校准开关(8)、通讯接口电路(9)、开关电源(10)，采样电路(1)将电网电压和电流转化为小信号并经抬高电平、低通滤波、限幅后与数字信号处理器(3)的A/D端口相连，同时与频率跟踪电路(2)相连，频率跟踪电路(2)与数字信号处理器(3)的捕捉口相连；LCD/LED显示电路(4)、补偿电容控制输出驱动电路(5)和键盘(7)与数字信号处理器(3)的I/O口相连，EEPROM(6)与数字信号处理器(3)的I2C口相连，开关电源(10)为整个控制器提供电源。
2、根据权利要求1所述的智能型低压无功功率自动补偿控制器，其特征是所述的采样电路(1)中的抬高电平由电阻分压而成，抬高电平同时与数字信号处理器(3)A/D端口相连。
3、根据权利要求1所述的智能型低压无功功率自动补偿控制器，其特征是所述的数字校准开关(8)电阻R9和跳线开关K1组成，数字校准开关(8)并与数字信号处理器(3)通用I/O口GPIO30相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102231525A (zh) * 2011-06-28 2011-11-02 思源清能电气电子有限公司 基于动态无功发生器的电压无功自动控制***及方法
CN102402191A (zh) * 2011-11-03 2012-04-04 珠海博威智能电网有限公司 自动校准功能的高压开关控制器
CN104318836A (zh) * 2014-11-04 2015-01-28 江苏工程职业技术学院 一种电脑控制功率因数补偿演示与实验装置及实验方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102231525A (zh) * 2011-06-28 2011-11-02 思源清能电气电子有限公司 基于动态无功发生器的电压无功自动控制***及方法
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Suzhou Xingzhou Transformer Co., Ltd.

Assignor: Zhijiang Switch Co., Ltd., Hangzhou

Contract record no.: 2010320000249

Denomination of utility model: Intelligent low-voltage reactive power autocompensating controller

Granted publication date: 20081015

License type: Exclusive License

Record date: 20100317

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081015

Termination date: 20131227