[其他]一种无功功率补偿装置

说明书

一种无功功率补偿装置，可以根据功率因数的实测值来进行电源无功功率的补偿。

传统的无功功率的补偿方法，它是由模拟量检测出负载的无功功率，再按照予定的阈值来决定投入或切除补偿电容的电容量。但在实际的运行中，在同一个无功功率值下，负载的有功功率是不同的，因而仅仅根据无功功率来补偿，往往会造成过补偿，即从电源端来看，会出现容性负载，从而增加了往返切换补偿电容的次数，这是不希望的，本发明的特征在于，它是根据检测到的功率因数值来决定投入或切除补偿电容的电容量的，它全面地反映了有功功率和无功功率之间的关系，因而就从根本上克服了上述缺陷。而且，功率因数的检测是在微型计算机的控制下，通过一个按最小纹波原则设计的锁相环路来实现的，与传统的模拟式补偿装置相比，它是一种数字式的无功功率补偿装置，能够在每一个周波内对功率因数进行检测，因而就大大提高了补偿装置的灵敏度和调节速度。

该无功功率补偿装置的原理如下：据以检测功率因数值的电压和电流信号先分别通过波形变换电路后变为方波信号。其中的电压方波信号要送往按最小纹波原则设计的锁相环路，它是由鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和分频器组成。压控振荡器的频率设计成为输入信号频率的360倍，因而，压控振荡器输出的相邻脉冲的间隔恰好为1°，通过锁相环路输入的电压方波信号转换为脉冲序列OP，同时，电压和电流的方波信号在通过相位差检测电路后则形成可以表示它们之间相位差的方波信号v′i′。这样，把OP、v′i′和电压方波信号v′送往相位差脉冲电路后即可得到用来表示电压和电流间的相位差的计数脉冲CP，并被送往计算机。若以电压方波信号作为脉冲计数控制信号，以电流方波信号作为超前滞后控制信号，则在这两个信号作用下，计算机就可以根据CP的值计算出功率因数，并检测出是容性负载还是感性负载。然后通过输出控制器就可以决定投入或切除的补偿电容的电容量。相应地，输入的电压信号V经过电压信号输入电路和电压比较器后转换为过电压检测信号V_P并被送往计算机。这样，计算机就能实行市电电压的过电压检测，并在出现过电压后通过输出控制器来切除全部补偿电容，待电压恢复正常后又开始进行无功功率的补偿控制。其中的输出控制器由可显示实时功率因数的显示器、显示各路补偿电容投入情况的发光二极管、显示过电压的发光二极管以及接通或断开各路电容的继电器和接触器组成。

因而，与传统的无功功率补偿器相比，本发明具有运行稳定、调节时间短、灵敏度高、体积小和成本低廉等诸多优点。

附图说明：

图1：无功功率补偿装置

1——电压信号输入电路；

2——滤波器；

3——波形变换电路；

4——锁相环路；

5——相位差检测电路；

6——相位差脉冲电路；

7——电压比较器；

8——计算机；

9——输出控制器；

10——鉴相器；

11——低通滤波器；

12——压控振荡器；

13——分频器；

14——电流互感器；

v——电压波形；

v′——电压方波（脉冲计数控制信号）；

i′——电流方波（超前滞后检测信号）；

v′i′——相位差信号；

OP——压控振荡器输出的脉冲序列；

CP——计数脉冲；

V_P——过电压检测信号。

图2：波形图