[发明专利]功率因数自动补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率因数自动补偿装置，尤其涉及一种用于三相交流电网的功率因数自动补偿装置。

背景技术

三相交流电网是我国供电系统中十分重要的供电网络，其广泛应用于工业生产、日常生活中。直接挂载在三相交流电网上的通常是一些大型用电设备，比如机床等。这些大型用电设备一般采用电动机将来自三相交流电网的电能转换为其他形式的输出能。在所述转换操作过程中，电动机中的线圈使三相交流电网的相电流的相位滞后于相电压。所述电流滞后相位的余弦值被称为功率因数。

在交流电学理论中，相电压与相电流的乘积为理想意义上提供给电动机的功率，称为视在功率。相电压、相电流及功率因数三者的乘积为电动机实际利用的功率，称为有功功率。实际工作中，电动机利用的有功功率比视在功率小，这是由于电动机消耗了部分电能所造成的。为了降低电能的浪费，有必要提高有功功率。理论上，当功率因数等于1时，有功功率等于视在功率。为了使有功功率尽量达到这种理想状态，需要提高功率因数。

目前，一般采用补偿法来提高功率因数。所述补偿法的主要原理为：将电容挂载在电动机之前的电网上；利用电容的储电特性，使得在电动机之前，相电压的相位滞后于相电流；当电动机的线圈对相电流的相位产生滞后效应时，产生的电流滞后相位得到之前电压滞后相位的补偿；由此所述电流滞后相位将减小，而功率因数将增大。

对于上述补偿法，存在两种实施方式：静态补偿及动态补偿。所谓静态补偿，首先对所需补偿的功率因数进行分析，其次对应于分析结果计算出需采用的电容大小，之后将所需电容挂载至三相交流电网上。所谓动态补偿，首先对所需补偿的功率因数进行分析，其次对应于分析结果设定出所需采用的电容的大小范围，之后将位于所述范围内的多个不同大小的电容通过开关挂载在三相交流电网上，最后采用单片机对所述开关进行控制。比较而言，动态补偿可以根据不同情况选择不同电容对功率因数进行补偿，因此其补偿效果更好。

如图1所示，传统的三相交流电网10将三相交流发电机80产生的三相交流电输送给负载80。传统功率因数自动补偿装置1采用单片机40实现对三相交流电网10的功率因数补偿的操作控制。其中，功率因数自动补偿装置1包括电压采样器20、电流采样器30、单片机40、开关模组50及补偿器60。

进行补偿操作时，电压采样器20及电流采样器30分别对三相交流电网10上的线电压、相电流进行采样。单片机40接收来自电压采样器20及电流采样器30的采样电压及采样电流，并对所述采样电压、所述采样电流进行处理，进而产生控制信号。开关模组50接收所述控制信号以导通，从而使补偿器50可以对三相交流电网10进行功率因数补偿操作。

然而，单片机的市场价格较昂贵。因此，采用单片机控制无功功率补偿操作的功率因数自动补偿装置的生产成本较高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种成本较低的功率因数自动补偿装置。

一种功率因数自动补偿装置，包括：电流检测电路、电压检测电路、信号处理电路和补偿电路。所述电流检测电路用于接收来自三相交流电网的相电流以产生采样电压，所述电压检测电路用于接收来自三相交流电网的线电压以产生基准电压，所述信号处理电路用于接收所述采样电压、所述基准电压以产生控制信号，所述补偿电路用于接收所述控制信号对三相交流电网进行无功功率补偿。所述信号处理电路包括信号处理模块，所述信号处理模块包括比较单元及开关单元，所述比较单元由第一电压比较器及分压滑动变阻器组成，其中，分压滑动变阻器接收所述基准电压并为所述第一电压比较器提供信号基准电压，所述第一电压比较器以所述采样电压对所述信号基准电压进行比较以产生第一输出电压，所述开关单元接收所述第一输出电压后产生所述控制信号。

上述功率因数自动补偿装置以采用电压比较器、滑动变阻器等普通电子元件的信号处理电路取代单片机实现对补偿电路控制，从而降低了整个功率因数自动补偿装置的生产成本。

附图说明

图1是传统的采用单片机的功率因数自动补偿装置的示意图。

图2为本发明一较佳实施方式揭露的功率因数自动补偿装置的功能模块图。

图3为图2所示功率因数自动补偿装置的具体功能模块连接图。

图4为图3所示功率因数自动补偿装置的具体结构的电路。

具体实施方式