一種基于單片機的切換電容接觸器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及接觸器領域，尤其涉及一種基于單片機的切換電容接觸器。
【背景技術】
[0002]眾所周知，電力負載大多為感性負載，為提高電網功率因數，常需使用大量的切換電容器接觸器將電容器組接入電網進行無功補償，以減少無功功率引起的功率因數降低、線路損耗及電壓降落等。如果不采取限流措施，投入電容器時會出現很大的涌流，其涌流倍數可達幾十倍甚至上百倍，對電網、電容器、接觸器的沖擊極大，降低了電網質量，容易造成電力設備及生產設備壽命縮短甚至損壞等嚴重后果。目前國內外的切換電容器接觸器產品大多采用加電阻限流的方案，但這些產品的限流效果不好，工作可靠性低，且不節能，其性能指標與功能已無法滿足現代電網無功補償的需要。近年來，部分科研工作者提出了使用晶閘管投切方法進行零電流投切。然而，這種方法不僅造價高，且因晶閘管導通壓降較大，大電流時易造成晶閘管及電路損耗過大，而且晶閘管在電網電壓過零時有個死區，造成電壓電流的不連續性，從而產生較大的諧波成分，將對電網造成二次污染。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于單片機的切換電容接觸器，能在最佳接通相角的一個很小區域內將電容器投入電網，從而大大降低涌流。
[0004]為實現上述目的，本發明采取如下技術方案:
[0005]一種基于單片機的切換電容接觸器，包括接觸器投切單元、電壓過零檢測與涌流檢測單元、主控單元、顯示與操作模塊、通訊模塊、以太網接口和接觸器驅動電路；
[0006]接觸器投切單元，用于在主控單元控制下執行電容器投切；所述接觸器投切單元包括一號電容器，所述一號電容器兩端設有節點Q、S,所述節點Q與二號電容器一端相連，所述二號電容器另一端設有節點P，所述節點S、P分別與三號電容器兩端相連，所述節點S與電網A相線路直接相連，所述節點Q、P分別通過KM2接觸器、KM3接觸器與電網B相、C相相連，所述KM2接觸器回路設有電流互感器。
[0007]電壓過零檢測與涌流檢測單元，用于電壓過零檢測，并將檢測信號發送給主控單元；還用于通過將所述KM2接觸器回路中串入的電流傳感器檢測的涌流信號轉換成電壓信號，并發送給主控單元；主控單元，用于對接收到的檢測信號和電壓信號進行處理，并生成驅動信號發送給接觸器驅動電路；接觸器驅動電路，用于根據接收到的驅動信號執行相應的動作；顯示與操作模塊，用于顯示主控單元發送的信號；還用于實現主控單元的人工操作；通訊模塊，用于將主控單元發送的信號無線傳輸到控制臺；以太網接口，用于將主控單元發送的信號通過以太網傳輸到控制臺。
[0008]更進一步的，主控單元為PIC16F873芯片。
[0009]更進一步的，接觸器為單相交流接觸器。
[0010]更進一步的，一號電容器、二號電容器和三號電容器電容值相等。
[0011]有益效果:本發明采用兩個單相接觸器并在接觸器觸頭兩端電壓過零時投入電容器，使涌流大大降低。經過測試，電容器投入時涌流可控制在5倍額定電流內。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構原理圖。
[0013]圖2為電容器投入時刻示意圖。
[0014]圖3為接觸器驅動電路電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0016]如圖1所示，本發明提供的一種基于單片機的切換電容接觸器，包括接觸器投切單元、電壓過零檢測與涌流檢測單元、主控單元、顯示與操作模塊、通訊模塊、以太網接口和接觸器驅動電路；
[0017]接觸器投切單元，用于在主控單元控制下執行電容器投切；所述接觸器投切單元包括一號電容器，所述一號電容器兩端設有節點Q、S,所述節點Q與二號電容器一端相連，所述二號電容器另一端設有節點P，所述節點S、P分別與三號電容器兩端相連，所述節點S與電網A相線路直接相連，所述節點Q、P分別通過KM2接觸器、KM3接觸器與電網B相、C相相連，所述KM2接觸器回路設有電流互感器；
[0018]圖中KM2、KM3為單相交流接觸器。通過控制單相交流接觸器KM2、KM3的接通與斷開來控制電容器的投入與退出。
[0019]如果電容器隨機投入，電路中會出現很大的涌流。為了減小電容器投入時產生的涌流，本系統控制電容接入時刻，讓接觸器觸頭在其兩端電壓過零時閉合(即在Ubq=O時，KM2閉合，Ucp = O時，KM3閉合)。系統可采用過零檢測光藕來檢測接觸器觸頭兩端電壓的過零點，由于Ucp過零與Ubq過零相差5ms，因此只需用一個過零檢測光耦檢測Ubq兩端的電壓即可。利用CPU主控單元在接觸器觸頭兩端電壓過零后的某一時刻(設為tl)發出控制信號，使觸頭在下一個電壓波形的過零點附近接通，如圖2所示，01、02、03分別是觸頭兩端電壓U的3個零點。假設接觸器的閉合時間為t2，當系統檢測到01零點后，延時tl時間，在tl點處發出接觸器閉合命令使得接觸器線圈得電，接觸器經過t2時間后將在下一個零點02處閉合，將電容器投入電網，從而保證投入電容器時浪涌電流較小。其中tl稱為過零延時時間，tl、t2之和為20ms。
[0020]因此，該系統按照以下方式將電容器投入:如圖1所示，設接觸器KM2閉合時間為t22，相應的過零延時時間為tl2，KM3閉合時間為t23，相應的過零延時時間為tl3 ;當檢測到Ubq電壓過零時，延時tl2后，發出KM2閉合命令，KM2接觸器在t22后閉合，再檢測到Ucp電壓過零時(Ubq電壓過零后延時5ms)，延時tl3，發出KM3閉合命令，KM3接觸器在t23后閉合。
[0021]同一個接觸器的每次閉合時間t2存在一定偏差。通過一系列實驗發現，若偏差在±0.5ms之內，即滿足19.5ms < tl + t2 < 20.5ms，能保證涌流倍數在5倍以內。若偏差超出該范圍，即