一種智能型高壓無功補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能型高壓無功補償裝置，包括交流變換電路、信號調理電路、MCU控制器、看門狗電路、時鐘電路、數據存儲電路、通訊電路、PDA、JTAG接口、驅動觸發電路、接觸器開關、固態開關和電源；交流變換電路連接信號調理電路，信號調理電路連接MCU控制器，MCU控制器分別與信號調理電路、看門狗電路、時鐘電路、數據存儲電路、通訊電路進行雙向電氣連接，MCU控制器還分別連接JTAG接口和驅動觸發電路，通訊電路連接PDA，驅動觸發電路分別連接接觸器開關和固態開關。本實用新型具有設計合理，使用方便，體積小，性能可靠，保護功能齊全，運行安全可靠，維護方便，成本低的優點，適用范圍廣，有很好的應用前景。
【專利說明】
一種智能型高壓無功補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型具體涉及電力無功補償領域，尤指一種智能型高壓無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]無功電源和有功電源一樣，是保障電力系統電能質量、電壓質量、降低電網功率損耗以及安全運行所不可缺少的部分，在電力系統運行過程中，無功要保持平衡，否則將會使得系統電壓下降，嚴重時會導致設備損壞，此外，系統電壓和功率因數的降低，會使得電氣設備得不到充分利用，促使電力系統傳輸能力下降，損耗增加，因此，解決好電力系統無功補償問題，對于降損節能有著重要的意義。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種智能型高壓無功補償裝置。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型的技術解決方案為:一種智能型高壓無功補償裝置包括交流變換電路1、信號調理電路2、MCU控制器3、看門狗電路4、時鐘電路5、數據存儲電路6、通訊電路7、PDA8、JTAG接口 9、驅動觸發電路1、接觸器開關11、固態開關12和電源13;交流變換電路I連接信號調理電路2，信號調理電路2連接MCU控制器3，MCU控制器3分別與信號調理電路2、看門狗電路4、時鐘電路5、數據存儲電路6、通訊電路7進行雙向電氣連接，MCU控制器3還分別連接JTAG接口 9和驅動觸發電路1，通訊電路7連接PDA8，驅動觸發電路1分別連接接觸器開關11和固態開關12，電源13用來給裝置供直流工作電壓;一種智能型高壓無功補償裝置還包括電容器。
[0005]進一步的，所述的交流變換電路I包括交流電壓變換分電路和交流電流變換分電路，所述的MCU控制器3采用MSP430F149控制器，所述的看門狗電路4采用X5043芯片的看門狗電路，所述的時鐘電路5采用SD2001A芯片的時鐘電路，所述的數據存儲電路6采用AT45DB021芯片的數據存儲電路，所述的電源13設置了+ 12V電壓端、+5V電壓端、+3.3V電壓端、+2.5V基準電壓端和-5V電壓端，用于對無功補償裝置提供直流電源。
[0006]本實用新型是這樣工作的:交流變換電路I的交流電壓變換分電路和交流電流變換分電路分別從電網中檢測到電壓和電流相關的參數，經信號調理電路2后，進入MCU控制器3，將這些參數信號轉換成控制信號，控制信號與目標值進行比較，MCU控制器3根據比較結果發出指令，送給驅動觸發電路，驅動觸發電路接到MCU控制器3的指令后，通過接觸器開關11控制接觸器K的線圈kl的導通和關斷，調整交流電流參數，并通過固態開關12控制電容器組無過渡過程的投入和切除，完成無功補償任務，時鐘電路5用于實時時間基準和歷史記錄，通訊電路7用于遠距離和多個裝置間的通訊和監控，JTAG接口電路用于裝置的掃描測試和可編程芯片的在線系統編程，手持PDA8用于書寫操作，看門狗電路4用于監控裝置工作電壓、防止控制器低電壓時的誤動作及掉電時數據丟失。
[0007]本實用新型具有如下有益的效果是:設計合理，使用方便，體積小，性能可靠，保護功能齊全，運行安全可靠，維護方便，成本低，適用范圍廣，有很好的應用前景。
【附圖說明】

[0008]圖1為本實用新型的整體結構不意圖；
[0009]圖2為本實用新型的交流電流變換分電路；
[0010]圖3為本實用新型的交流電壓變換分電路；
[0011]圖4為本實用新型的信號調理電路；
[0012]圖5為本實用新型的通訊電路；
[0013]圖6為本實用新型的固態開關和電容器接線結構示意圖；
[0014]圖7為本實用新型圖6中的A點和B點間的驅動觸發電路；
[0015]圖1中:1、交流變換電路，2、信號調理電路，3、MCU控制器，4、看門狗電路，5、時鐘電路，6、數據存儲電路，7、通訊電路，8、PDA，9、JTAG接口，10、驅動觸發電路，11、接觸器開關，12、固態開關，13、電源。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0017]由圖1所示，一種智能型高壓無功補償裝置包括交流變換電路1、信號調理電路2、M⑶控制器3、看門狗電路4、時鐘電路5、數據存儲電路6、通訊電路7、PDA8、JTAG接口 9、驅動觸發電路10、接觸器開關11、固態開關12和電源13;交流變換電路I連接信號調理電路2，信號調理電路2連接M⑶控制器3，M⑶控制器3分別與信號調理電路2、看門狗電路4、時鐘電路5、數據存儲電路6、通訊電路7進行雙向電氣連接，MCU控制器3還分別連接JTAG接口 9和驅動觸發電路1，通訊電路7連接TOA8，驅動觸發電路1分別連接接觸器開關11和固態開關12，電源13用來給裝置供直流工作電壓;一種智能型高壓無功補償裝置還包括電容器。
[0018]進一步的，所述的交流變換電路I包括交流電壓變換分電路和交流電流變換分電路，所述的MCU控制器3采用MSP430F149控制器，所述的看門狗電路4采用X5043芯片的看門狗電路，所述的時鐘電路5采用SD2001A芯片的時鐘電路，所述的數據存儲電路6采用AT45DB021芯片的數據存儲電路，所述的電源13設置了+ 12V電壓端、+5V電壓端、+3.3V電壓端、+2.5V基準電壓端和-5V電壓端，用于對無功補償裝置提供直流電源。
[0019]由圖2所示，交流電流變換分電路包括電阻R71?R74、電容C71?C73、二極管D71?D73、二極管D2、接觸器K、運算放大器U72、電流互感器U71和驅動芯片U73，以交流A相電流輸入為例，交流A相接入電流互感器SCT254AK的端3和端4，反向并聯的二極管D71和二極管D72接于電流互感器SCT254AK的的副邊端I和端2之間，電流互感器的端2接運算放大器U72的2腳，電流互感器的端I接運算放大器U72的3腳，運算放大器U72的4腳接電源13的-5V電壓端，運算放大器U72的8腳接電源13的+5V電壓端，運算放大器U72的I腳為輸出端，運算放大器U72的I腳通過電容C73接電源地，運算放大器U72的I腳還連接電容C72，電容C72的另一端通過可調電阻R71連接運算放大器U72的2腳，電容C71連接于運算放大器U72的2腳和I腳之間，電流互感器U71的2腳連接電阻R73，電阻R73的另一端分別連接可調電阻R72和接觸器K的常閉觸點a，可調電阻R72的另一端連接電阻R74，電阻R74的另一端分別連接接觸器K的常開觸點b和U7 2的I腳，驅動芯片U7 3的I腳接M⑶控制器3的輸出端，驅動芯片U7 3的8腳接電源地，驅動芯片U73的16腳分別接觸器K的線圈kl和二極管D73的正極，二極管D73的正極和線圈k I的另一端接電源13的+12V輸出端，所述的運算放大器U7 2采用LM833N，所述的電流互感器U71采用SCT254AK電流互感器，所述的驅動芯片U73采用MC1413。
[0020]由圖3所示，所述的交流電壓變換分電路包括電阻R60?R63、電容C61?C63、二極管D61、二極管D62、運算放大器U62、電壓互感器U61，其中，運算放大器U62采用LM833N，電流互感器U61采用SPT204A電流互感器，以交流A相電壓輸入為例，交流A相通過電阻R60接入電壓互感器SPT204A的端3和端4，反向并聯的二極管D61和二極管D62接于電壓互感器SPT204A的副邊端I和端2之間，二極管D61的正極、二極管D62的負極和電壓互感器SPT204A的端I均接電源地，電壓互感器SPT204A的端2接運算放大器LM833N的2腳，電壓互感器SPT204A的端I接運算放大器LM833N的3腳，運算放大器LM833N的4腳接電源13的-5V電壓端，運算放大器LM833N的8腳接電源13的+5V電壓端，運算放大器LM833N的I腳為輸出端，運算放大器LM833N的I腳通過電容C62接電源地，運算放大器LM833N的2腳分別接可調電阻R61、可調電阻R62和電容C61，電阻R61的另一端接電容C63，電阻R62的另一端接電阻R63，電容C61的另一端、電容C63的另一端和電阻R63的另一端均接運算放大LM833N的I腳。
[0021]由圖4所示，所述的信號調理電路2包括電阻R81?R85、電解電容C81、二極管D81、二極管D82和運算放大器U8，運算放大器U8的6腳分別連接電阻R81和電阻R82，電阻R81的另一端連接交流電流變換分電路的輸出端，電阻R82的另一端連接電源13的+2.5V基準電壓端，運算放大器U8的5腳分別連接電阻R83和電阻R84，電阻R83的另一端接運算放大器U8的7腳，電阻R83的另一端接電源地，放大器U8的7腳分別接電阻R85、二極管D81的負極、二極管D82的正極和電解電容C81的正極，電阻R85的另一端為輸出端，二極管D81的正極和電解電容C81的負極接電源地，二極管D82的正極接電源13的+3.3V電壓端，運算放大器U8的4腳接電源13的-5V電壓端，運算放大器U8的8腳接電源13的+ 5V電壓端，運算放大器U8采用LM833N。
[0022]由圖5所示，所述的通訊電路7包括U41無線數傳模塊和單片機U42電路，U41無線數傳模塊采用HAC-uP微功率無線數傳模塊，單片機U42采用AT89C2051單片機構成的數據頭檢測電路，HAC-uP微功率無線數傳模塊的RESET腳接MSP430F149控制器(U43控制器采用MSP430F149)的P3.3接口，HAC_uP微功率無線數傳模塊的RXD腳接MSP430F149控制器的TXDO接口，HAC-uP微功率無線數傳模塊的TXD腳接AT89C2051單片機的RXD接口，AT89C2051單片機的TXD腳接MSP430F149控制器的RXDO接口，HAC-uP微功率無線數傳模塊的SLEEP腳通過電阻R41接電源13的+3.3V電壓端，AT89C2051單片機的VCC腳接電源13的+3.3V電壓端，HAC-uP微功率無線數傳模塊的VCC腳接電源13的電壓+3.3V電壓端，MSP430F149控制器的VCC腳接電源13的+3.3V電壓端，AT89C2051單片機的GND腳、HAC-uP微功率無線數傳模塊的GND腳、MSP430F149控制器的DVSS腳均接電源13的工作電源地。
[0023]由圖6所示，所述的固態開關和電容器接線結構包括大功率電容器、熔斷器、氧化鋅避雷器和空氣斷路器；電網中的A相線通過空氣斷路器KF分別與氧化鋅避雷器RA、熔斷器FUl-1、熔斷器FU2-1、……和熔斷器Fun-1進行電連接，電網中的B相線通過空氣斷路器KF分別與氧化鋅避雷器RB、熔斷器FU1-2、熔斷器FU2-2、……和熔斷器Fun_2進行電連接，電網中的C相線通過空氣斷路器KF分別與氧化鋅避雷器RC、熔斷器FU1-3、熔斷器FU2-3、……和熔斷器Fun-3進行電連接;反向并聯的晶閘管SCRl-1和SCR1-2的一公共端與熔斷器FUl-1的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器Cl-1進行電連接，反向并聯的晶閘管SCR1-3和SCR1-4的一公共端與熔斷器FU1-2的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器C1-2進行電連接，反向并聯的晶閘管SCR1-5和SCR1-6的一公共端與熔斷器FU1-3的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器C1-3進行電連接，大功率電容器Cl-1的另一端、大功率電容器C1-2的另一端、大功率電容器C1-3的另一端均與電網中的中線N進行電連接，反向并聯的晶閘管SCR2-1和SCR2-2的一公共端與熔斷器FU2-1的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器C2-1進行電連接，反向并聯的晶閘管SCR2-3和SCR2-4的一公共端與熔斷器FU2-2的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器C2-2進行電連接，反向并聯的晶閘管SCR2-5和SCR2-6的一公共端與熔斷器FU2-3的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器C2-3進行電連接，大功率電容器C2-1的另一端、大功率電容器C2-2的另一端、大功率電容器C2-3的另一端均與電網中的中線N進行電連接……反向并聯的晶閘管SCRn-1和SCRn-2的一公共端與熔斷器FUn-1的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器Cn-1進行電連接，反向并聯的晶閘管SCRn-3和SCRn-4的一公共端與熔斷器FUn-2的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器Cn-2進行電連接，反向并聯的晶閘管SCRn-5和SCRn-6的一公共端與熔斷器FUn-3的另一端進行電連接，其另一公共端與大功率電容器Cn-3進行電連接，大功率電容器Cn-1的另一端、大功率電容器Cn-2的另一端、大功率電容器Cn-3的另一端均與電網中的中線N進行電連接。
[0024]由圖7所示，以圖6中的A點和B點間的驅動觸發電路為例，所述的驅動觸發電路包括驅動芯片Ul-1、觸發芯片U1-2、電阻Rl-ο、電阻Rl-1、電阻R1-2、電阻R1-3、二極管Dl-1和二極管D1-2，驅動芯片Ul-1采用MC1413，觸發芯片U1-2采用M0C3083，驅動芯片MC1413的15腳接觸發芯片M0C3083的2腳，觸發芯片M0C3083的4腳通過電阻R1-3接晶閘管SCR1-2的控制極，電阻R1-2和二極管D1-2并聯后接于晶閘管SCR1-2的控制極和陰極之間，并且二極管Dl-2的負極接晶閘管SCR1-2的控制極，觸發芯片M0C3083的6腳接晶閘管SCRl-1的控制極，電阻Rl-1和二極管Dl-1并聯后接于晶閘管SCRl-1的控制極和陰極之間，并且二極管Dl-1的負極接晶閘管SCRl-1的控制極，晶閘管SCRl-1的陰極和晶閘管SCR1-2的陽極接A點，晶閘管SCRl-1的陽極和晶閘管SCR1-2的陰極均接電容Cl-1，電容Cl-1的另一端接B點，驅動芯片MC1413的2腳接MSP430F149控制器輸出端口，驅動芯片MC1413的8腳接電源地，觸發芯片M0C3083的I腳通過電阻Rl -O接電源13的電壓+12V端。
[0025]交流變換電路I的交流電壓變換分電路和交流電流變換分電路分別從電網中檢測到電壓和電流相關的參數，經信號調理電路2后，進入MCU控制器3，將這些參數信號轉換成控制信號，控制信號與目標值進行比較，MCU控制器3根據比較結果發出指令，送給驅動觸發電路，驅動觸發電路接到MCU控制器3的指令后，通過接觸器開關11控制接觸器K的線圈kl的導通和關斷，調整交流電流參數，并通過固態開關12控制電容器組無過渡過程的投入和切除，完成無功補償任務，時鐘電路5用于實時時間基準和歷史記錄，通訊電路7用于遠距離和多個裝置間的通訊和監控，JTAG接口電路用于裝置的掃描測試和可編程芯片的在線系統編程，手持TOA8用于書寫操作，看門狗電路4用于監控裝置工作電壓、防止控制器低電壓時的誤動作及掉電時數據丟失。
[0026]以上所述，實施方式僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型技術的精神的前提下，本領域工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種智能型高壓無功補償裝置，其特征是:所述的一種智能型高壓無功補償裝置包括交流變換電路(I)、信號調理電路(2)、MCU控制器(3)、看門狗電路(4)、時鐘電路(5)、數據存儲電路(6)、通訊電路(7)、PDA(8)、JTAG接口(9)、驅動觸發電路(10)、接觸器開關(11)、固態開關(12)和電源(13);交流變換電路(I)連接信號調理電路(2)，信號調理電路(2)連接MCU控制器(3)，MCU控制器(3)分別與信號調理電路(2)、看門狗電路(4)、時鐘電路(5)、數據存儲電路(6)、通訊電路(7)進行雙向電氣連接，MCU控制器(3)還分別連接JTAG接口( 9 )和驅動觸發電路(1 )，通訊電路(7 )連接PDA (8 )，驅動觸發電路(1 )分別連接接觸器開關(11)和固態開關(12)。2.根據權利要求1所述的一種智能型高壓無功補償裝置，其特征是:所述的一種智能型高壓無功補償裝置還包括電容器，所述的交流變換電路(I)包括交流電壓變換分電路和交流電流變換分電路，所述的MCU控制器⑶采用MSP430F149控制器，所述的看門狗電路⑷采用X5043芯片的看門狗電路，所述的時鐘電路(5)采用SD200IA芯片的時鐘電路，所述的數據存儲電路(6)采用AT45DB021芯片的數據存儲電路，所述的電源(13)設置了+12V電壓端、+5V電壓端、+3.3V電壓端、+2.5V基準電壓端和-5V電壓端，用于對無功補償裝置提供直流電源。
【文檔編號】H02J3/18GK205693368SQ201620596081
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月19日 公開號201620596081.0, CN 201620596081, CN 205693368 U, CN 205693368U, CN-U-205693368, CN201620596081, CN201620596081.0, CN205693368 U, CN205693368U
【發明人】孫廣磊, 薛皓元, 霍昌花
【申請人】山東南洋電器有限公司