用无触点开关控制三相电容器的功率因数校正系统
专利汇可以提供用无触点开关控制三相电容器的功率因数校正系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有无触点 开关 控制三相电容器的用于自动校正1000伏以下 电网 功率因数的系统。由功率因数变换器、模-数转换器、寄存器、数字比较器、 电压 比较器、控制逻辑、可逆计数器和触发单元等组成的控制 电路 ，控制无触点开关将三相补偿电容器投入电网。每组将两只无触点开关接在电容器A·C相电源上，电源向电容器充电并阻断电路，要使开关接通，只要在给定时刻向晶闸管 门 极加脉冲，可将调节补偿容量的阶梯 精度 提高三倍。，下面是用无触点开关控制三相电容器的功率因数校正系统专利的具体信息内容。
1、一种由无触点开关控制补尝电容器，用于自动校正1000伏以下电网功率因数的系统。该系统由功率因数变换器、电压比较器、控制逻辑、脉冲发生器、可逆计数器、触发控制环节等组成的控制电路和由补偿用电容器与开关组成的主要电路构成。其特征在于，主电路中具有用于控制三相电容器的无触点开关，其中每个三相电容器回路只用两只无触点开关[1、2]。
2、如权利要求1所述的系统，其特征在于无触点开关是由晶闸管与硅整流器反向并联构成，或由双向晶闸管构成，连接在三相电容器的A、C相上。
3、如权利要求1、2所述的系统，其特征在于主电路中的B、C相上连接一个变压器和一个放电回路。
4、如权利要求3所述的系统，其特征在于变压器二次连接有一个整流桥和一个电容器。
5、如权利要求3所述的系统，其特征在于放电回路由电阻R1、可关断晶闸管GTO和硅整流器D3构成，其中可关断晶闸管可以由功率晶体管或普通晶闸管代替。
6、如权利要求5所述的系统，其特征在于可关断晶闸管门极通过电阻R2和稳压二极管DW与电容器C4的负端连接。
7、如权利要求2、3所述的系统，其特征在于主电路中的开关和变压器的连接可以根据相序改变。
本发明涉及由无触点开关控制补偿电容器，用于提高1000伏以下电网功率因数的系统。
用无触点开关控制补偿电容器，在已有技术中，例如美国专利US4356440以及《电工技术杂志》1982年第1期第10页和《电工技术杂志》1984年第11期第47页所载文献中，是将两只晶闸管或一只晶闸管一只硅整流器反向并联，然后与电容器串联后接进电源。这种电路能实现用无触点开关控制单相电容器，若要用于三相电路时，将上述三个单相电路按三角形接法或星形接法组合。这种电路有它的缺点，如在三相电路中也只能使用单相电容器。在使用单相电容器的情况下，每个电容器组的容量大，最小为三倍单台电容器容量，这样功率因数自动校正系统调节补偿容量的阶梯精度差，不能适应较小容量的低压电网的需要。同时每个回路用了三只无触点开关，体积大，成本高。
本发明的目的是实现用无触点开关控制三相电容器，用来校正低压电网功率因数。发明是这样实现的，在内部已三角形接好的补偿用电容器A、C相上接两只由晶闸管与硅整流器反向并联构成或由双向晶闸管构成的无触点开关，B相不接开关。由于电路的设置，电源向电容器一次性充电并阻断电路。要使开关接通，只要在给定时刻向结晶闸管门极加脉冲。为了使C相开关顺利导通，电路的B、C相上还接一个变压器，其二次侧接有一个整流桥和一个电容器以及由一只电阻、一个可关断晶，闸管和一个硅整流器构成的放电回路。
本发明实现了用无触点开关控制三相电容器，由该无触点开关组成主电路而构成的功率因数校正系统调节补偿容量的阶梯精度高、同时每个回路用了两只无触点开关，体积小，成本低。
附图说明
图1，表示用无触点开关控制三相电容器的功率因数校正系统的原理框图。其控制电路包括：功率因数变换器〔1〕、模-数转换器〔2〕、寄存器〔3〕、数字比较器〔4〕、电压比较器〔5〕、逻辑控制电路〔6〕、脉冲发生器〔7〕、可逆计数器〔8〕、触发控制电路〔9〕。主电路包括：五组补偿用三相电容器Ⅰ～Ⅴ、四组无触点开关K1～K4。其中第Ⅴ组电容器是电网经常需要投入的，用触点开关控制，其余四组为根据电网负荷变化经常需要调节的部分。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的容量比为1∶2∶4∶8，根据需要第Ⅳ组可以是1、2或4，按二进制计数的方式调节。这样回路数少，调节的阶梯多。
图2，表示用无触点开关控制三相电容器的电路。图中，C1、C2、C3是三相电容器中的三只单相电容器，内部已三角形接好。U为电源线电压的有效值。由晶闸管SCR1和硅整流器D1组成的无触点开关1与由晶闸管SCR2和硅整流器D2组成的无触点开关2分别控制A相和C相，B相不接开关。当电源接通且SCR1、SCR2门极不加脉冲时，三相三角形接法的电容器被一次性充电，充电极性及电压值如图。由于电路的设置，该充电电压被保持下来，且该电压起到阻断电路的作用。电路相当于开路。
图2中，BK是变压比为1∶1的控制变压器，其二次电压经二极管D4～D7桥式整流后向C4充电，C4充电电压为 U，与BC相主电容器C2上的充电电压值相等，可关断晶闸管CTO关闭。
无触点开关导通的顺序是，在晶闸管SCR1阳极电压过零时首先触发SCR1，使开关1先导通。隔120°电角度，当SCR2阳极电压过零时使开关2触发导通。当SCR1首先触发导通后，主电路电容器C2上的充电电压会上升。为了保持C2上的充电电压不上升，使开关2能顺利触发导通，电路设置由可关断晶闸管GTO、电阻R1和硅整流器D3组成 的放电回路。开关1导通后，C2上充电电压上升，可关断晶闸管CTO通过门极电阻R2和稳压二极管DW被触发导通，C2通过电阻R1、可关断晶闸管GTO和硅整流器D3构成的放电回路放电，一直到开关2导通前使C2上电压仍为 U不变，这时晶闸管SCR2的阳极电压过零，使其触发导通。至此三相电路接通，同时晶闸管GTO被门极负电压强制关闭。
可用功率晶体管或普通晶闸管代替上述可关断晶闸管GTO。
可用双向晶闸管作无触点开关，取代图2中的SCR1和D1及SCR2和D2。只是在开关关断时，或开关导通前要求双向晶闸管和硅整流器的作用一样，按图2所示极性向电容器充电。开关导通后使双向晶闸管双向触发导通即可。
图2中，开关和变压器的连接可以根据相序改变。
图3，表示功率因数变换器电路。其中的A、C端通过电压互感器接电源A相和C相。LHb是测量系统B相总电流的电流互感器。R0是电流互感器二次侧负载电阻。R118是晶体管T101的基极限流电阻。当电网功率数低于给定值的下限时，比较器IC1翻转，E端输出高电平。当电网功率因数高于给定值的上限值时，比较器IC2翻转，L端输出高电平。
图4，表示控制电路中用来检测电网电压的电路。电压检测环节设两极。图中V+为基准电压，USr为输给比较器的采样输入电压。R15、R16、R17的配置使电源电压上升到1.05Ve时，比较器1翻转，F端输出低电平;电压升到1.10Ve时，比较器2翻转，M端输出低电平。
图5，表示由模-数转换器、寄存器和数字比较器组成的“无效动作”闭锁环节。其中，由四电压比较器MC14574及电阻网络组成快速四位二进制模-数转换器，将其输出端分别与寄存器MC14076的输入端D0、D1、D2、D3及数字比较器MC14585的输入端B0、B1、B2、B3 相连接。寄存器MC14076的输出端Q0、Q1、Q2、Q3分别与数字比较器MC14585输入端A0、A1、A2、A3相连接。
图6，表示控制逻辑、脉冲发生器和可逆计数器电路。图中，MC14516是四位二进制可逆计数器+/-控制端M由“投”逻辑功能端Z1控制。计数脉冲由单结晶体管T102组成的弛张振荡器产生并经T103整形。计数脉冲的产生由投、退控制逻辑Z1、Z2的逻辑“或”控制。将 Z1和 Z2输给与非门，由其输出端经二极管D108控制脉冲发生器。将逻辑功能端E、 F、 G、 H输入一只与非门，该与非门输出为 Z1再经反相器后得到Z1。将逻辑功能端L、 M、 N输入一只与非门，M、 N输入另一只与非门，然后将这两只与非门的输出送给第三只与非门，在其输出端得到Z2。将JK触发器MC14027的J端与Z2相连，K端与Z1相连，由脉冲CP2触发，其输出为逻辑P。
图7，表示用于控制一组无触点开关的触发电路。其中，控制信号由可逆计数器的输出控制，通过光耦合器GD301、GD302分别耦合给两只无触点开关的触发电路。电路中a1、g1、K1分别与晶闸管SCR1的阳极、门极、阴极相连接，a2、g2、K2分别与晶闸管SCR2的阳极、门极、阴极相连接。当控制信号来到后，电路能自动检测晶闸管阳极电压过零时刻并发出触发脉冲使其触发导通。由于第二只开关的触发回路中设置一个三分之一周期的延时环节，因此能保证每次开关1先导通。
发明的实施例
将图3中的A、C端通过电压互感器接入电网，同时使系统B相总电流从电流互感器LHb的初级通过。将图3中的E端和L端及图4中的 M端和 F端分别与图6中的E、L、 M、 F端对应连接。将图5中的P、 H、Z1、CP2端分别与图6中的P、 H、Z1、CP2端对应连接。将图6中的三个 N端连通，两个 G端连通，将图3中的输出端Usc与图5中的USr连接。图1中的无触点开关K1～K4由四组如图7所示的触发电路控 制，其中无触点开关K1、K2、K3、K4的触发电路分别由可逆计数器的输出端QA、QB、QC、QD通过四个功率放大环节控制。每个控制信号都通过光耦合器耦合给各自的触发电路，各个电路中a1、g1、K1分别与晶闸管SCR1的阳极、门极和阴极相连;a2、g2、K2分别与晶闸管SCR2的阳极、门极和阴极相连。无触点开关按图2所示电路与三相电容器相连。
系统接入电网后，将按电网功率因数以及其它参数控制逻辑电路并通过脉冲发生器MC14516加计数或减计数，其输出端向相应的触发控制电路送出控制信号。控制信号通过光耦合器耦合给触发电路后，开关1的触发电路立即进入准备触发状态。当晶闸管SCR1阳极电压过零时，触发电路送出触发脉冲，开关1导通。由于电阻R1、可关断晶闸管GTO和硅整流器D3的放电作用，主回路电容C2上的电压保持2U不变。这时，开关2的触发电路延时进入准备触发状态，当晶闸管SCR2阳极电压过零时，触发电路送出脉冲，开关2触发导通。只要本回路投入控制信号不消失，开关一直保持导通状态。当本回路控制信号解除后，开关1和开关2在各自电流过零时自然关断。
当用功率晶体管代替图2中的可关断晶闸管GTO时，其控制极回路中的稳压二极管DW可省去，将电阻R2的右端与电容器C4的负端直接相连。
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