[其他]按计数和循环方式工作的功率因数校正系统

说明书

以往的功率因数校正系统（或称无功补偿系统），在控制电容器投入、退出电网的方式方面，主要有顺序（步进）控制方式、计数控制方式和循环控制方式，且均系单独采用。例如西德专利DE3148060、日本专利特开昭54-89235以及《富士时报》V_ol、57No、6PP375～379（1984）所提出的装置就属于这一类。其中单独采用计数控制和循环控制的较多。计数控制方式，就是按照二进制计数的进位阶梯把电容器分组，工作时按照二进制递加和递减方式控制电容器的投入或退出。这种方式的优点是可以用较少的出口回路获得较多的调节阶梯。例如把十五只电容器按1∶2∶4∶8分成四组（二进制计数的第一至第四位），用四只开关，按二进制计数方式编码控制，可得15个调节阶梯。循环控制方式就是把补偿电容器平均分成若干组，用若干只开关，按照一定的顺序使补偿电容器依次投入运行。当补偿电容器要退出运行时，也要按照投入时的顺序依次进行，实现了电容器组先投入的先退出，后投入的后退出。其优点是可以使各组电容器运行机会（运行时间）大致相等。

但上述两种方式构成的系统各有其缺点：计数控制方式由于电容器分组的不平衡，特别是越到高位时电容器的容量越大，对开关的选用会感到困难，同时各组电容器的运行机会差别较大。循环控制方式由于要求将电容器等容量分组，而且组数不可能太多（一般固定地分成六组或八组），因此容量调节阶梯少，补偿精度差，在较大容量的配电系统里使用时，会使补偿系统主电路结构复杂，使用元件多。

本发明提供一种兼有计数和循环两种控制方式优点的功率因数校正系统。即将补偿电容器分成两大部分，第一部分是按二进制计数方式控制的m组电容器（1C₁，1C₂……1C_m）;第二部分是按循环方式控制的n组电容器（2C₁，2C₂……2C_n）。m，n为1，2，3……。当第一部分的计数电路（这一部分相当于细调）计满数时，向第二部分循环控制电路（这一部分相当于粗调）的D触发器发出递加进位或递减借位脉冲，由第二部分的n组按循环控制方式工作。在电容量分配上，第二部分每一组的容量等于第一部分m组电容量之和再加一只电容器的容量。例如，当m＝2时，第一部分电容器为二组，第一组1只电容器，第二组2只电容器。当n＝5时，第二部分电容器为五组，各组容量为（1+2）+1＝4（只）电容量之和。本例中（或在大多数情况下），当实际电容器总容量需要改变时，只需改变第二部分电容器的组数（n）。这样，补偿系统总容量（用电容器的只数表示时）为3+4n（只）。

采用本发明，各组电容器的运行机会大致相等，而且出口回路数少，主回路结构简单，使用元件少，总容量变更容易，调节阶梯多（等于电容器只数），调节精度高（为每次指令调节一只电容器），最接近于无级调节方案。

按照计数和循环两种方式工作的功率因数校正系统，可以由微处理机（单板机）借助于软件控制，也可以由数字集成电路控制。用数字集成电路控制的校正系统由附图1描绘。其控制电路包括：

a.功率因数（或无功功率）变换器〔1〕，提供一个代表电网功率因数（或无功功率）的模拟信号，同时将该信号与代表预定的电网功率因数（或无功功率）上、下限的基准值进行比较，给出指示实际电网功率因数（或无功功率）超出预定上、下限值的逻辑信号。

b.电压比较器〔2〕，提供一个代表电网电压上升到指定过电压数值的逻辑信号。

c.“无效动作”检测环节〔3〕，提供一个代表电网出现“无效动作”的逻辑信号，该信号送入控制逻辑单元，以实现对“无效动作”的闭锁。

d.控制逻辑单元〔4〕，能够根据电网功率因数（或无功功率）变换器和电压比较器输出的逻辑信号，以及按照其它指定的控制原则，产生投入或退出补偿电容器的逻辑信号。同时，具有对主电路第一部分m组电容器按照二进制计数方式控制，对第二部分n组电容器按循环控制方式控制的功能。

e.脉冲发生器〔5〕，产生控制逻辑电路和其它电路工作所必须的时钟脉冲（触发控制脉冲），脉冲的产生考虑到前后动作的时间间隔。

f.出口转换电路〔6〕，向主电路提供一定功率足以推动其工作的电压或电流信号。

其主电路包括：

a.补偿电容器1C₁～1C_m和2C₁～2C_n;

b.主电路开关1K₁～1K_m和2K₁～2K_n。