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《基于總線技術(shù)的無功補償復(fù)合開關(guān)設(shè)計及應(yīng)用》
郝偉康，王碩禾 ，李夢醒 ，陳祖成，劉治聰
石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院
摘要：本文提出了一種基于STCl5W4085的無功補償復(fù)合開關(guān)的控制方案 ，該方法采用過零投切方式 ，利用總線技術(shù)實現(xiàn)了對復(fù)合開關(guān)的控制，在實現(xiàn)電容器投切控制時具有接線簡單、沖擊電流小 、功耗低 、響應(yīng)快等特點。試驗表明 ，該方案可實現(xiàn)電容器的高效頻繁投切控制 。
關(guān)鍵詞：無功補償；復(fù)合開關(guān) ；總線控制
0 引言
電力系統(tǒng)的負荷主要是感性的，這些負荷會大量吸收系統(tǒng)的無功功率，導致系統(tǒng)出現(xiàn)無功缺額、電壓下降甚至崩潰等嚴重后果=但是若大量的無功功率在電力系統(tǒng)中經(jīng)高低壓供電系統(tǒng)流入用電設(shè)備，則會引起有功損耗的增大，造成電網(wǎng)電壓降落
長期以來，無功補償裝置是通過采用機械開關(guān)(如斷路 器
基于此，為了滿足電容器的投切控制過程中沖擊電流小
1 復(fù)合開關(guān)的原理和組成
所謂復(fù)合開關(guān)
復(fù)合開關(guān)投切電容器組的技術(shù)關(guān)鍵在于何時投切電容器最為恰當
復(fù)合開關(guān)的主回路原理如圖1所示。合閘過程是在開關(guān)兩端電壓為零時由過零檢測電路檢測到過零點，繼而觸發(fā)導通晶閘管V1
圖1 復(fù)合開關(guān)主回路原理圖
由于電容器接線方式的不同
共補與分補的區(qū)別在于共補采用的是2個磁保持繼電器分別控制A、C兩相，這兩相的磁保持繼電器串接在線路中，且由同一控制信號控制，B相則直接連接至電容；而分補開關(guān)三相分別由3個控制信號控制，每個磁保持繼電器均串接在線路中
2 基于總線技術(shù)的復(fù)合開關(guān)硬件電路設(shè)計
基于總線技術(shù)的復(fù)合開關(guān)硬件電路主要包括：總線控制電路、驅(qū)動電路
2.1 復(fù)合開關(guān)電路的總體結(jié)構(gòu)
本設(shè)計中的復(fù)合開關(guān)使用的是并聯(lián)可控硅與磁保持繼電器。復(fù)合開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示．包括可控硅控制電路、電源電路、過零檢測電路、通信模塊、按鍵模塊、狀態(tài)顯示模塊等。
圖2 復(fù)合開關(guān)結(jié)構(gòu)圖
復(fù)合開關(guān)采用的控制邏輯是：收到投切信號之后，執(zhí)行相應(yīng)操作
2.2 復(fù)合開關(guān)主要電路的設(shè)計
1)過零檢測電路。在此設(shè)計中，過零檢測電路的實現(xiàn)過程是先降壓，再整流為雙半波，通過穩(wěn)壓管與開關(guān)管檢測出電網(wǎng)電壓1個周波內(nèi)的2個過零點脈沖，用于作為磁保持繼電器閉合時的基準時間。繼電器的閉合是需要時間的，即：當驅(qū)動模塊電源為20 V或5 v時，磁保持繼電器的動作時間分別為4 ms或100 ms。實驗證明
圖3 過零檢測電路設(shè)計圖
此過零檢測電路由整流橋MB2S
將過零檢測電路與施密特觸發(fā)器CD40106連接
圖4 過零檢測示波器中的波形
2) 驅(qū)動模塊。驅(qū)動電路是用來觸發(fā)磁保持繼電器的閉合和斷開，當收到單片機投切的信號時，驅(qū)動電路就會運行。該電路由光耦M0C3083、光耦PC817、雙向可控硅BAT80—800、磁保持繼電器與驅(qū)動芯片XC2023等元件組成。光耦MOC3083輸出端經(jīng)電阻，穩(wěn)壓管二極管與雙向可控硅的門級相連．可控硅的另外兩端和磁保持繼電器HFE19—90的觸點并聯(lián)，連接到補償回路中。
3) RS485通訊控制電路。設(shè)計中的關(guān)鍵點是采用。RS485串行通信控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電平控制方式，其最大控制路數(shù)為32路。故復(fù)合開關(guān)上需保留1個485通訊接口用來連接到一偽485 Hub上，用于智能電容器自組網(wǎng)或與控制器通訊中介
RS485控制采用的是ADM2483芯片與單片機之間進行通信，ADM2483是帶隔離的增強型RS485收發(fā)器，他包括1個三通道隔離器、1個帶三態(tài)輸出的差分驅(qū)動器和1個帶三態(tài)輸入的差分接收器。其1/8單位負載的接收器輸入阻抗可允許多達256個收發(fā)器接人總線，最高傳輸速率可達500 Kbps
3 基于總線技術(shù)的復(fù)合開關(guān)軟件設(shè)計
復(fù)合開關(guān)的軟件設(shè)計
3.1 主電路的流程圖
在主程序中
圖5復(fù)合開關(guān)整體流程圖
3.2 可控硅和磁保持繼電器的時序控制
電容在投入與切除時
圖6可控硅和磁保持繼電器的時序控制
磁保持繼電器與可控硅時序控制的流程圖如圖6所示。上電后
在切入電容器組時
4 復(fù)合開關(guān)投切電容器試驗結(jié)果
為驗證基于總線技術(shù)的復(fù)合開關(guān)控制方式的有效性及可靠性
此復(fù)合開關(guān)所具有的頻繁投切能力符合無功補償需求
5 結(jié)束語
本文針對現(xiàn)有的電容器投切控制方法的不足，提出了基于總線控制的復(fù)合開關(guān)設(shè)計方法
試驗表明 |
