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功率因數補償系統原理解析

功率因數補償系統原理解析

作者:shruiyundq    來源:上海瑞云    發布時間:2019-03-01 13:22    瀏覽量:

                      功率因數補償原理


功率因數補償原理

 

功率因數自動補償器是提高電網系統中功率因數的全自動化電子裝置,通過它的調節作用,使電網中的無功消耗降到*小,達到充分利用電能、節約用電的目的。我站使用的GBK4-1C型控制器,是通過檢測系統中的負荷的功率因數自動投、切補償電容器使系統功率因數在規定的范圍內運行。 

檢測功率因數投、切法的思想是,當一個系統功率因數下降至低于下限整定值時投入補償電容器,當功率因數超過上限整定值時切除補償電容器。圖一說明此控制方式的原理。

圖中OA下限整定值COSj A線,OB為功率因數上限整定值COSj B線,假設負荷線沿OD直線增加,其功率因數為COSj ,當負荷增至臨界調節功率點M1時,電容器C1投入,這時補償的無功功率為M1K1,視在功率為OK1,使功率因數在OAOB兩直線限定的范圍內。若負荷繼續增至M2點時,電容器C2又投入運行,又將功率因數控制在規定的范圍內,負荷若再增至M3點時,電容器C3投入,使功率因數維持在規定的范圍內。當負荷減少時,如由K3點減少至N1點時,電容器C1被切除,負荷若減少到N2點時,電容器C2又被切除,當負荷減少至臨界調節功率線左面時,電容器被全部切除。這里臨界調節線的位置取決于*小補償電容器組的容量,負荷的性質以及所規定的功率因數的調節范圍。圖二為自動補償控制器原理圖。

      圖中按虛線將控制器分成:、測量部分;、直流放大部分;、執行部分;、電源部分。工作如下:先將交流電壓與電流間的相位差,轉換成直流電壓信號,再將直流信號放大驅動執行部分動作,投入或切除補償電容器。

測量部分的交流信號取自電網系統中母線AC相線電壓uACB相電流iB,由圖三知三相交流系統中,當B相電流iBB相電壓uB同相,即COSj =1時,相電流iB與線電壓uAC相差為p /2,當iB超前或滯后uB時,iBuAC相位差就會小于或大于p /2,為了測出這種相位關系的變化,測量部分采用半波相敏差分放大線路,u1u2分別反映交流側uACiB相位的兩個交流電壓值。由圖知,只有當u2處于負半周時T1T2的發射結正向偏置,才有可能導通。根據u1的極性決定是否產生集電極電流i1i2。圖四、圖五、圖六是反映u1u2的相位關系與檢測回路中T1T2集電極電流流通的情況。圖四為u1u2同相在一周內只有T1導通,由于發射極與集電極所加的電壓u1u2的平均值*大,集電極電流i1*大而T2不會導通,故一周內ab間的直流輸出電壓Uab=i1R1>0并為*大。圖五為u1超前、u2相位p /2,由圖可見,在0~p /2時,u1處于正半周,u2處于負半周,T2發射結正向偏置而導通,集電極電流i2經過二極管D2流達電阻R2,在3p /2~2p 期間,u1u2均處于負半周,T1發射結正向偏置導通,集電極電流i1經二極管D1流過電阻R1,這樣在一個周期內,T1T2均導通p /2,而且導通期間兩只三極管基極電壓和集電極電壓平均值相同,故i1=i2,選擇R1=R2,則此時在一周內直流輸出電壓Uab=i1R1-i2R2=0。圖六為u1u2相差小于p /2,顯而易見,T2導通時間比T1導通時間短,此時一周內i1平均值大于i2平均值,故Uab=i1R1-i2R2>0,此時Uab小于u1u2同相位時的直流輸出值,如果u1u2相位差大于p /2時,同樣可得Uab=i1R1-i2R2<0,因此可根據交流側電壓uAC與電流iB的相位差使相敏放大線路輸出不同的直流電壓去控制直流放大部分,在Uab<0時,UabD4R4加到T3T5的發射結,再由T3T5放大后驅動繼電器J1動作,反之Uab>0時,UabD3R3加到T4T6發射結,由T4T6放大后驅動J2動作。當J1動作后,J1常閉觸點打開,C5R7由負電源充電,使T7基極電位不斷下降,經過一段時間(延時)后T7T9導通,繼電器J3動作,使第一組電容器投入系統運行,同時控制第二組電容器投入的J3的常閉觸點打開,第二組開始延時,如果第一組電容器投入系統運行后系統功率因數仍達不到要求,測量回路的直流輸出Uab仍小于零,那么第二組的延時結束后,繼電器J5動作,將第二組電容器投入運行;反之若Uab大于零,則T4T6導通J2動作,經過延時后J4動作,將第一組電容器從系統中切除,如Uab仍大于零,則又經過延時后,切除第二組電容器,從而達到自動調控系統功率因數的效果。


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