專利名稱：一種基于單片機控制的低壓電網無功自適應補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于單片機控制的無功功率自動補償裝置，適用于低壓220V 感性負載浮動較大的場合。
背景技術：
電源能量與感性負載線圈中磁場能量或容性負載電容中的電場能量之間進行著可逆的能量轉換而占有電網容量叫做無功，無功功率會產生許多負面影響。如產生無功電流分量，導致線路和變壓器等損耗增大，變壓器利用率降低；感性無功使電壓下降，容性無功使電壓上升。在電力系統中，一般以感性負載為主，產生感性無功。目前在低壓配電網中，無功補償的方式一般采用固定電容器補償，這樣做有一個缺陷當感性負載減少時，有可能出現過補償，如此一來，對低壓配電網又會產生新的危害。因此，讓無功補償器實現對低壓配電網的自適應補償是當前無功補償的主流趨勢。
發明內容本實用新型旨在提供一種既能檢測并顯示出低壓配電網的功率因數，又能對低壓電網實現無功自適應補償的裝置。本實用新型由電源電路、功率因數檢測電路、單片機系統及數碼管顯示電路、電容器組投切電路組成；電容器投切電路、功率因數檢測電路、電源電路依次接入220V電網總線，并與51單片機系統及顯示電路固定焊接在一塊電路板上，并將電路板置于防護罩中，其中四位數碼管和功能選擇開關固定于防護罩外殼上；防護罩外形呈長方體結構，外形尺寸為150mm*120mm*75mm。電源電路中，采用AC220VAC12V*2型變壓器，采用LM7805作為+5V電源的穩壓芯片，采用LM7905作為-5V電源的穩壓芯片，采用 1N4007作為整流二極管。功率因數檢測電路中，電壓互感器采用環氧灌封電流型電壓互感器TV16，電流互感器采用環氧灌封TA1410電流互感器，采用集成四運放LM339做過零比較器，采用9015PNP型三極管做反相器，與門芯片采用74LS08。本實用新型是這樣實現無功自適應補償的電壓、電流互感器分別將電網電壓、電流轉換到-2. 5V-+2. 5V，經過零比較器分別轉換成占空比為0. 5的方波，再經與門芯片將兩組方波相與，由于電網中的電壓電流不同相，從與門芯片中出來的方波占空比小于0. 5，將該信號接入單片機，單片機通過檢測方波的高電平脈沖寬度計算出功率因數，繼而顯示，并依據功率因數實現電容器的自動投切。本實用新型的有益效果是可實現低壓配電網的無功自適應補償，還可以作為功率因數表使用，適用于低壓220V配電網感性負載浮動較大的場合。
圖1為本實用新型實施例三維示意圖。圖2為本實用新型實施例內部結構圖。[0009]圖[0010]圖[0011]圖[0012]圖[0013]圖
具體實施方式
如圖1、2所示，該裝置由電源電路、功率因數檢測電路、單片機系統及數碼管顯示電路、電容器組投切電路組成。電容器投切電路、功率因數檢測電路、電源電路依次接入 220V電網總線，并與51單片機系統及顯示電路固定焊接在一塊電路板上，并將電路板置于防護罩中，其中功能選擇開關固定于防護罩外殼上。防護罩外形呈長方體結構，尺寸的在小由各元器件焊接的緊湊度決定。本例除四位數碼管和功能選擇開關外，各元器件焊接于印刷電路板上，外形尺寸為150mm*120mm*75mm，允許輸入低壓交流220V。參見圖3，電源提供正負5V電壓，分別為單片機、集成運放、三極管、與門芯片等有源器件供電。變壓器采用AC220V AC12V*2型變壓器，經整流橋整流后，采用LM7805作為 +5V電源的穩壓芯片，采用LM7905作為-5V電源的穩壓芯片，整流二極管采用1N4007。參見圖4，功率因數檢測電路將電壓電流信號轉換成矩形脈沖。電壓互感器采用環氧灌封電流型電壓互感器TV16，電流互感器采用環氧灌封TA1410電流互感器，分別取電壓后接入過零比較器，采用集成四運放LM339做過零比較器，接線時應注意LM339的±5V電源接線端不可接反(一旦接反立即燒毀)，采用9015PNP型三極管做反相器，與門芯片采用 74LS08。參見圖5，實施中采用任何單片機系統及顯示電路均可行，本例中，單片機采用AT89S52，由功率因數轉換電路產生的方波信號送入單片機的P3.0 (RXD 口)，由Pl 口 (Z1-Z8)控制電容器組投切電路，由PO 口和P2(P2. 0-P2. 3) 口控制數碼管的顯示，用到的晶振頻率為20MHz，數碼管采用普通四位八段共陰數碼管，數碼管驅動電路中用到的PNP三極管型號為9015。參見圖6，電容器組投切電路中，采用的繼電器型號為HK4100F_DC5V(尺寸約
，涉及到的三極管9015PNP型三極管，涉及到的電阻均為IkQ，電容器組的各個電容值可根據具體需要自行設定，每一組電容可以采并聯的方式達到要求的值。
權利要求1.一種基于單片機控制的低壓電網無功自適應補償裝置，其特征是該裝置由電源電路、功率因數檢測電路、單片機系統及數碼管顯示電路、電容器組投切電路組成；電容器投切電路、功率因數檢測電路、電源電路依次接入220V電網總線，并與51單片機系統及顯示電路固定焊接在一塊電路板上，并將電路板置于防護罩中，其中四位數碼管和功能選擇開關固定于防護罩外殼上；防護罩外形呈長方體結構，外形尺寸為150mm*120mm*75mm。
2.根據權利要求I所述的基于單片機控制的低壓電網無功自適應補償裝置，其特征是電源電路中，采用AC220V AC12V*2型變壓器，采用LM7805作為+5V電源的穩壓芯片，采用LM7905作為-5V電源的穩壓芯片，采用1N4007作為整流二極管。
3.根據權利要求I所述的基于單片機控制的低壓電網無功自適應補償裝置，其特征是功率因數檢測電路中，電壓互感器采用環氧灌封電流型電壓互感器TV16，電流互感器采用環氧灌封TA1410電流互感器，采用集成四運放LM339做過零比較器，采用9015PNP型三極管做反相器，與門芯片采用74LS08。
專利摘要本實用新型旨在提供一種既能夠實現低壓配電網無功自適應補償，又能作為功率因數表使用的裝置。本實用新型技術上采用了柔性交流輸電技術中的靜止無功補償原理，以51單片機作為控制器檢測電網功率因數及控制電容器組的自動投切，實現低壓220V配電網的無功自適應補償，并通過功能選擇開關實現功率因數表/無功補償器的功能切換。本實用新型包括電源模塊，功率因數檢測模塊，單片機系統及數碼管顯示模塊，電容器組投切模塊，四個模塊焊接在一塊電路板上。安裝使用方便，適用于低壓220V配電網中感性負載浮動較大的場合。
文檔編號H02J3/18GK202353218SQ20112034441
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者單艷珍, 孫君波, 孟賀霞, 張旭輝, 徐燕, 楊瑞娜, 田正民, 胡長遠, 陳建明, 陳方里 申請人:單艷珍, 孫君波, 孟賀霞, 張旭輝, 徐燕, 楊瑞娜, 田正民, 胡長遠, 陳建明, 陳方里