无功补偿控制器它是无功补偿装置的核心部件,具有举足轻重的地位,无功补偿装置的厂家大多是购买控制器然后自己组装整机,具有设计制造控制器能力的厂家并不多,能设计制造性能优良的控制器的厂家更是凤毛麟角。
现有的高端控制器是以无功功率为控制的,但除此之外,设计往往侧重于汉字显示和数据通信。 其实,要真正实现完美的无功补偿控制是相当复杂的,而实现完美的无功补偿控制是无功补偿控制器的主要功能,只有在主要功能相当完善的情况下才能考虑附加功能。
1、对测量精度的要求。
精确的无功电流测量对于精确的无功功率补偿至关重要。
由于电压变化范围小,电压的测量精度不高,通常1%的测量精度就足够了。 一般情况下,不测量电压即可实现良好的无功补偿控制,电压的测量主要是实现过压、欠压、缺相等保护功能。
电流测量的灵敏度更高。 对于使用8位微控制器的低级控制器,测量灵敏度应在1%以上。 注意这里强调的是“测量灵敏度”而不是“测量精度”,1%的电流测量灵敏度相当于能够分辨出1%的电流变化,例如,电流互感器的一次电流是500A,这意味着可以区分从100A到105A的电流变化, 并且100A的电流测量值不要求绝对准确。对于使用 DSP 或 32 位微控制器的高端控制器,测量灵敏度应为 0超过1%,否则就谈不上高端了。 同理,测量的灵敏度应达到01%,这意味着测量值应有 4 位有效数字,但同样不需要绝对精度。 01%的测量精度是不现实的,也是没有意义的。 但是,最好可以在现场校正控制器的测量值。
理想情况下,功率因数测量的灵敏度应为 0001。准确地说,应该是相位差的测量要求,因为无功功率的测量不需要使用功率因数值。 这里需要强调的是,无功电流的计算应采用iq=i sin的公式计算,sin的值应直接根据相位差的值计算,不能用sin=(1-cos 2)1 2的公式计算,否则当相位差在0度左右时, CoS的微小变化将导致SIN的大幅变化,从而导致SIN值的大误差。例如,cos = 0在 99 时,相应的相位差为 81度,对应的SIN值为014,表示 0-0未检测到其他 14 个 SIN 值。
相位差的测量需要达到整个-180-+180度范围。 有一些控制器具有电流互感器反转的自动识别功能,这种控制器必须为正值来判断互感器的正负,相当于-90-+90度的范围,这可能存在以下问题:
1)负载处于发电状态时发生检测误差。
2)当负载为纯电感或纯电容时,由于有功电流约等于零,电感可能被误判为电容或电容误判为电感。负载为纯电容的状态经常发生,例如,当负载为单个大负载而负载关断时,无功补偿电容器仍在运行,因此变压器的二次电流成为纯电容器电流,如果电流被误判为电感电流,控制器将继续放电容器,直到所有电容器都投入工作, 导致严重的过度补偿。
2.显示选择。
最常用的显示器件是LED数码管,LED数码管成本低,可靠性高。 最好使用多工位组合的LED数码管,这样可以大大减少电路板的布线,减少焊接安装工作量。
很多人比较热衷于使用液晶显示器,它可以在照明的情况下显示汉字,节省电力,但液晶显示器最大的问题是它们的低温性能差,通常不能在-10以下正常显示。 因此,除非您可以确定控制器的环境温度高于 -10,否则请勿使用 LCD。
3.参数设置功能。
对于以无功电流或无功功率为基础进行控制的无功补偿控制器,需要参数设置功能。
控制器在制造时,不能事先确定电容器的额定容量、电流互感器的转换比等参数,只能根据无功补偿装置的实际情况和现场情况进行设置,因此控制器必须具有参数设置的功能。 设定的参数应确保不会因停电而丢失。
保存设定参数的最直接方法是使用EEPROM器件,例如24C02。 一些微控制器具有片上EEPROM,以减少外围元件的数量。 还有一些单片机具有应用编程功能,即在程序运行过程中可以修改芯片上闪存程序存储器的内容。 对于这种单片机,设置参数也可以保存在闪存程序存储器中,但应用程序中的程序设计比较复杂。
4、保护功能设计。
电容器的过载是由电压过高或谐波过大引起的,因此有必要在控制器中设计过压保护功能。 如果能力允许,应在控制器中设计电压谐波检测功能,因为电容器谐波过载的根本原因是电压畸变,而电压谐波的检测可以实现电容器的谐波过载保护。 具有过压保护和谐波过载保护功能,可省去热继电器。 它不仅节省了体积和成本,而且还减少了故障点。
5.电容输入和移除控制策略。
电容器的输入和移除应循序渐进地进行,不应在一次操作中同时插入或移除多个电容器。 否则,过大的突然电流变化会对系统产生比较大的影响,不利于实现精确的补偿效果。
同时,对于安装有不同规格电容器的补偿装置,电容器的投切应尽可能简单,以尽量减少电容器的投切次数,尽快满足补偿要求。 它不应以最小的步长递增或递减。
例如,补偿装置中的电容器有三种规格,即10kvar、20kvar和40kvar,如果测量所需的无功补偿大于40var,则应直接放入40var电容器。 同理,当测得过剩无功补偿大于30var时,应直接切断40var电容。
6.输出电路设计。
通常控制器的输出用于控制交流接触器或复合开关,最常见的是220V交流输出。 输出通道的数量取决于要求,通常10个通道就足够了。
最常见的输出元件是电磁继电器,电磁继电器选型最重要的原则是继电器电枢本身不能与触点电连接,而很多继电器的电枢本身就是动触头的一部分,所以继电器铁芯是带电的,当线圈绝缘出现问题时, 强电流会进入控制部分并造成严重损坏。对于电枢未与触点电连接的继电器,不会有强电流进入控制部分。
当电磁继电器的触点断开时,由于接触器线圈是大电感电流不能瞬变,会产生高电弧电压,因此必须连接电阻电容吸收元件,否则会发生严重的干扰。
输出元件也可以使用电子继电器,电子继电器内部是晶闸管,由于晶闸管可以通过电流过零而关闭,因此不需要使用电阻电容吸收元件,而且驱动电压和电流都很小,比较容易控制。 电子继电器更高。 劣质电子继电器容易误触发,导致上电时接触器抖动。
输出电路也可以采用双向晶闸管,晶闸管的驱动电路稍微复杂一些,但成本很低,可靠性也可以做得非常好。
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