一种变压器组合调压的无功补偿装置制造方法及图纸

一种变压器组合调压的无功补偿装置，包括：多抽头变压器[1]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元[11]；智能单元[9]中包括微控制器电路、信号调理电路及双向晶闸管的驱动电路。第1检测单元[5]包括非线性组件[21]、补偿元件[22]、电压采样元件[23]、信号处理单元[24]。由智能单元根据负载的感性无功分量的大小，确定需要补偿的无功分量大小，并自动计算出所需的电容容量以及加在电容器上的电压，通过使用2只变压器组合调压，并与电容单元相结合，进而对负载进行快速的无功补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容式无功补偿装置，特别是一种变压器组合调压的无功补偿装置，属于电气

技术介绍
无功功率大多是用来产生用电设备所需要的磁场的，特别是电动机、变压器等电感性设备。无功功率虽然不消耗电能的，但它要在电路中产生无功电流，无功电流同样会增加电气线路和变压设备的负担，降低电气线路和变压设备的利用率，增加电气线路的发热量。但是，如果没有它，用电设备（特别是电动机、变压器等电感性设备）又不能正常工作。通常是用电容器产生与电感电流方向相反的电流来抵消电感电流。这样，既不影响电动机、变压器等电感性设备产生磁场，又能消除或减少线路上的电感电流。只要在线路上接入的电容数量与负载的电感分量相匹配，产生的电容电流就能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，也就是消除或减少负载向电网吸取的无功功率，从而减少电气线路和变压设备的负担，提高电气线路和变压设备的利用率，降低电气线路的发热量。很多电气设备的无功功率比较大，需要对它进行无功补偿，补偿后能提高系统的功率因数，改善用电质量。但是，对无功补偿的补偿原则是既不能少补，也不能补偿过量。目前的无功补偿装置，有电力电子式的，也有电容补偿的，高频电力电子式的无功补偿装置结构复杂，可靠性较低，并且容量不能做得很大。用电容器组进行补偿的，因电力电容器通常是做成固定值的，用投切装置接入电容器，通常是用机械触点或机械触点加无触点的，响应速度较慢，对某些无功变化较快的无功补偿效果不够理想。晶闸管在高电压大电流的应用中具有优势，然而，它承受过电压、过电流的能力很差，并且晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部短路或开路。晶闸管属于半控型器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，虽然GTO的门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，但其控制电路复杂，同样会降低系统的可靠性。对于普通的晶闸管，一经触发导通后，必须等到流过晶闸管的电流过零时自然关断，因此，为了有效地控制晶闸管，就必须精准地测量流过晶闸管的电流。只有对通过变压器相关绕组的电流进行非线性取样,既提高瞬时小电流信号时的分辨率，又保证大电流信号时取样元件上的电压降较低，才能保证在宽广的电流范围内系统具备优良的性能。然而，目前对电流取样的元件基本都是分流电阻、电流互感器或霍尔元件，大多是对电流进行线性取样，在小信号时分辨率低，难以满足一些特殊应用的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种变压器组合调压的无功补偿装置，使用2只变压器组合调压，并与电容单元相结合，通过无触点切换多抽头变压器的抽头及投切不同容量的电容器，可以做到对无功功率的快速补偿。本专利技术是这样实现的：一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，包括：多抽头变压器[1]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元[11]；多抽头变压器[1]与开关单元[8]构成电气连接，与降压单元[2]构成电磁耦合；第1检测单元[5]与双绕组变压器[4]、开关单元[8]、智能单元[9]构成电气连接；调压单元[3]与双绕组变压器[4]构成电磁耦合，与降压单元[2]、第2检测单元[6]构成电气连接；电容投切单元[10]与第2检测单元[6]、电容单元[11]构成电气连接；智能单元[9]与第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]构成电气连接；第3检测单元[7]与智能单元[9]及电源输入、电源输出构成电气连接。所述的多抽头变压器T1的次级绕组W6（即降压单元[2]）与双绕组变压器T2的次级绕组（即调压单元[3]）串联连接，与第2检测单元[6]（即CY2）构成电气连接；多抽头变压器T1的次级绕组W6的同名端与初级绕组W1的同名端相连接，绕组W6串联接入电源后的输出电压低于电源输入电压Ui，在此种连接方式下，绕组W1即为降压单元[2]。所述的开关单元[8]由多只双向晶闸管S1～S8及快速熔断器F1～F8构成，每只双向晶闸管串联1只快速熔断器；双向晶闸管S1、S2、S7、S8的第一阳极连接在一起，与第1检测单元CY1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接；双向晶闸管S1、S2、S7、S8的第二阳极分别经快速熔断器F1、F2、F7、F8连接至多抽头变压器T1的W1绕组两端及W5绕组两端；双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第一阳极连接在一起，与第1检测单元CY1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接；双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第二阳极分别经快速熔断器F3、F4、F5、F6连接至多抽头变压器T1的4个中间抽头；双向晶闸管S1～S8的控制极与智能单元ZN1[9]构成电气连接，S1～S8的触发信号受智能单元ZN1[9]控制。所述的电容投切单元[10]含有多只双向晶闸管S9～S12及快速熔断器F9～F12，各双向晶闸管的第一阳极连接在一起，与第2检测单元[6]构成电气连接；每一双向晶闸管的第二阳极各串联1只快速熔断器，然后分别与电容单元[11]中不同容量的电容器相连接；双向晶闸管S9～S12的控制极与智能单元ZN1[9]构成电气连接，S9～S12的触发信号受智能单元ZN1[9]控制。所述的电容单元[11]含有多组电容器，分别与电容投切单元[10]的相应双向晶闸管支路的快速熔断器相连接；每一双向晶闸管支路对应连接1组电容器，各组电容器的容量按二进制的规律配置。所述的智能单元[9]中包括微控制器电路、信号调理电路及双向晶闸管S1～S12的驱动电路。所述的第1检测单元[5]包括非线性组件[21]、补偿元件[22]、电压采样元件[23]、信号处理单元[24]；信号处理单元[24]与非线性组件[21]、补偿元件[22]、电压采样元件[23]、智能单元[9]构成电气连接；非线性组件[21]与补偿元件[22]并联连接，并与信号处理单元[24]构成电气连接，为信号处理单元[24]提供双绕组变压器T2的输入电流零点检测信号；电压采样元件[23]与信号处理单元[24]构成电气连接，为信号处理单元[24]提供双绕组变压器T2的输入电压大小及零点检测信号。所述的第1检测单元[5]中的非线性组件[21]包括电阻R21、R22及NPN型功率三极管V21、V22；三极管V21的基极经电阻R21与三极管V21的集电极及三极管V22的发射极相连接；三极管V22的基极经电阻R22与三极管V22的集电极及三极管V21的发射极相连接；作为补偿元件[22]的电阻R23与非线性组件[21]并联连接，并与信号处理单元[24]构成电气连接。工作原理是：智能单元[9]通过检测负载的感性无功分量，计算需要补偿的无功分量，由于电容器的无功容量与电容器电压的平方成正比：Q＝2πfCU2式中Q是电容器的无功功率，f是电源的频率，C是电容器的容量，U是电容器的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，包括：多抽头变压器[1]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元[11]；多抽头变压器[1]与开关单元[8]构成电气连接，与降压单元[2]构成电磁耦合；第1检测单元[5]与双绕组变压器[4]、开关单元[8]、智能单元[9] 构成电气连接；调压单元[3]与双绕组变压器[4] 构成电磁耦合，与降压单元[2]、第2检测单元[6]构成电气连接；电容投切单元[10]与第2检测单元[6]、电容单元[11]构成电气连接；智能单元[9]与第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]构成电气连接；第3检测单元[7]与智能单元[9]及电源输入、电源输出构成电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，包括：多抽头变压器[1]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元[11]；
多抽头变压器[1]与开关单元[8]构成电气连接，与降压单元[2]构成电磁耦合；
第1检测单元[5]与双绕组变压器[4]、开关单元[8]、智能单元[9]构成电气连接；
调压单元[3]与双绕组变压器[4]构成电磁耦合，与降压单元[2]、第2检测单元[6]构成电气连接；
电容投切单元[10]与第2检测单元[6]、电容单元[11]构成电气连接；
智能单元[9]与第1检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]构成电气连接；
第3检测单元[7]与智能单元[9]及电源输入、电源输出构成电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，所述的多抽头变压器T1的次级绕组W6（即降压单元[2]）与双绕组变压器T2的次级绕组（即调压单元[3]）串联连接，与第2检测单元[6]（即CY2）构成电气连接；
多抽头变压器T1的次级绕组W6的同名端与初级绕组W1的同名端相连接，绕组W6串联接入电源后的输出电压低于电源输入电压Ui，在此种连接方式下，绕组W1即为降压单元[2]。
3.根据权利要求1所述的一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，所述的开关单元[8]由多只双向晶闸管S1～S8及快速熔断器F1～F8构成，每只双向晶闸管串联1只快速熔断器；
双向晶闸管S1、S2、S7、S8的第一阳极连接在一起，与第1检测单元CY1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接；双向晶闸管S1、S2、S7、S8的第二阳极分别经快速熔断器F1、F2、F7、F8连接至多抽头变压器T1的W1绕组两端及W5绕组两端；
双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第一阳极连接在一起，与第1检测单元CY1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接；双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第二阳极分别经快速熔断器F3、F4、F5、F6连接至多抽头变压器T1的4个中...

【专利技术属性】
技术研发人员：米永胜，涂金龙，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32