一种功率因数控制器pdf

  本实用新型提供了一种功率因数控制器，包括壳体、触摸显示屏和安装在壳体中的单片机(MCU)、投切控制装置、通讯接口、开关模式电源和电参数测量装置，通过设置电参数测量装置，实现取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机，单片机接收电压、电流、频率、功率、功率因数、谐波数据等电力数据，并依据数据将功率因数和无功功率相结合的控制投切控制装置进行电容器的投切，控制精度高且无投切振荡，由单片机根据预设程序进行智能控制，通过设置触摸显示屏可直接触控操作，使功率因数控制器简单易操作，使用方便。

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 213846244 U (45)授权公告日 2021.07.30 (21)申请号 9.6 (22)申请日 2020.11.03 (73)专利权人 昂顿科技(上海)有限公司 地址 201506 上海市金山区金山工业区夏 宁路818弄72号B区 (72)发明人 戢卫平王锦友吴海峰 (74)专利代理机构 深圳市博锐专利事务所 44275 代理人 林栋 (51)Int.Cl. H02J 3/18 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (54)实用新型名称 一种功率因数控制器 (57)摘要 本实用新型提供了一种功率因数控制器，包 括壳体、触摸显示屏和安装在壳体中的单片机 (MCU)、投切控制装置、通讯接口、开关模式电源 和电参数测量装置，通过设置电参数测量装置， 实现取样测量和运算电力系统的电力数据并将 数据传输至单片机，单片机接收电压、电流、频 率、功率、功率因数、谐波数据等电力数据，并根 据数据将功率因数和无功功率相结合的控制投 切控制装置进行电容器的投切，控制精度高且无 投切振荡，由单片机根据预设程序进行智能控 制，通过设置触摸显示屏可直接触控操作，使功 率因数控制器操作简单，使用方便。 U 4 4 2 6 4 8 3 1 2 N C CN 213846244 U 权利要求书 1/1页 1.一种功率因数控制器，其特征在于，包括壳体、触摸显示屏以及安装在壳体中的单片 机、投切控制装置、通讯接口、开关模式电源和电参数测量装置，所述触摸显示屏嵌设在所 述壳体上； 所述单片机包括输入端和输出端，所述输入端分别与电参数测量装置和开关模式电源 电连接，所述输出端分别与触摸显示屏、投切控制装置以及通讯接口电连接； 所述单片机用于控制与其连接的装置的运行，所述触摸显示屏用于触控操作和显示信 息，所述投切控制装置用于控制电力电容器的投切，所述通讯接口用于与外部进行数据通 信，所述电参数测量装置用于取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至所述单 片机，所述开关模式电源用于将外部电源转换为控制器工作所需要的电源； 所述电力数据至少包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐 波电流和谐波电压。 2.根据权利要求1所述的一种功率因数控制器，其特征在于，还包括温度测量装置，所 述温度测量装置与所述输入端电连接，所述温度测量装置用于测量电容器或电容柜内的温 度并传输至单片机。 3.根据权利要求2所述的一种功率因数控制器，其特征在于，所述温度测量装置为热电 阻温度传感器。 4.根据权利要求1所述的一种功率因数控制器，其特征在于，还包括报警装置，所述报 警装置与所述输出端电连接，所述报警装置用于电力系统数据超过预设值时输出干接点信 号并提示报警。 5.根据权利要求4所述的一种功率因数控制器，其特征在于，所述报警装置为继电器。 6.根据权利要求5所述的一种功率因数控制器，其特征在于，所述报警装置还连接有声 光报警装置。 7.根据权利要求1所述的一种功率因数控制器，其特征在于，所述触摸显示屏为彩色触 摸屏。 8.根据权利要求1所述的一种功率因数控制器，其特征在于，所述通讯接口包括一个标 配通讯接口以及至少一个备用通讯接口，所述标配通讯接口为RS‑485通讯接口。 2 2 CN 213846244 U 说明书 1/4页 一种功率因数控制器 技术领域 [0001] 本实用新型涉及电力系统领域，具体涉及一种功率因数控制器。 背景技术 [0002] 近年来，随着国民经济的不断发展，世界各国对能源的需求也不断增加，而电力作 为主要的二次能源，提高电力应用的效率与电能质量越来越重要，同时节能降耗，降低生产 成本也是企业追逐的重要目标。电力系统中存在着大量的无功负荷，主要来自于电力线路、 电力变压器和其他电器设备。这些无功负荷运行中产生了大量的无功功率，降低了电力系 统的功率因数，增加了电力线路的电压损耗和电能损失，造成了电力企业的经济损失和资 源的浪费，也给电力系统的安全可靠运行带来巨大的挑战。 [0003] 解决这一问题的有效途径就是通过增加无功补偿装置，提高电力系统的功率因 数，减少无功功率。电力系统中的用电负荷特别是大型负荷主要以感性负荷为主，比如生活 中常见的发电机、电动机、变压器、电梯等。因此为了提高电力系统的功率因数，需要通过投 入一定容量的容性设备，常见的有调相机、电力电容器、静止无功发生器，其中以电力电容 器来进行无功补偿的方式居多。电容器投切显得非常重要，通常都是采用专用的功率因数 控制器来进行电容器投切，传统的功率因数控制器采用手动投切或一定顺序投切的方式， 存在安装操作复杂、补偿精度不高、保护措施不够等问题，不利于功率因数的有效补偿和系 统的安全性。 实用新型内容 [0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种功率因数控制器，采用功率因数和 无功率因数相结合控制，控制精度高，操作简单。 [0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为： [0006] 一种功率因数控制器，包括壳体、触摸显示屏以及安装在壳体中的单片机(MCU)、 投切控制装置、通讯接口、开关模式电源和电参数测量装置，所述触摸显示屏嵌设在所述壳 体上； [0007] 所述单片机包括输入端和输出端，所述输入端分别与电参数测量装置和开关模式 电源电连接，所述输出端分别与触摸显示屏、投切控制装置以及通讯接口电连接； [0008] 所述单片机用于控制与其连接的装置的运行，所述触摸显示装置用于触控操作和 显示信息，所述投切控制装置用于控制电力电容器的投切，所述通讯接口用于与外部进行 数据通信，所述电参数测量装置用于取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至 所述单片机，所述开关模式电源用于将外部电源转换为控制器工作所需要的电源； [0009] 所述电力数据至少包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因 数、谐波电流和谐波电压。 [0010] 进一步的，还包括温度测量装置，所述温度测量装置与所述输入端电连接，所述温 度测量装置用于测量电容器或电容柜内的温度并传输至单片机。 3 3 CN 213846244 U 说明书 2/4页 [0011] 进一步的，所述温度测量装置为热电阻温度传感器。 [0012] 进一步的，还包括报警装置，所述报警装置与所述输出端电连接，所述报警装置用 于电力系统数据超过预设值时输出干接点信号并提示报警。 [0013] 进一步的，所述报警装置为继电器。 [0014] 进一步的，所述报警装置还连接有声光报警装置。 [0015] 进一步的，所述触摸显示屏为彩色触摸屏。 [0016] 进一步的，所述通讯接口包括一个标配通讯接口以及一个备用通讯接口，所述标 配通讯接口为RS‑485通讯接口。 [0017] 本实用新型的有益效果在于：功率因数控制器通过设置电参数测量装置，实现取 样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机，单片机接收电压、电流、频率、 功率、功率因数、谐波数据等电力数据，并依据数据将功率因数和无功功率相结合控制投切 控制模块进行电容器的投切，控制精度高且无投切振荡，由单片机根据预设程序进行智能 控制，通过触摸显示屏可直接触控操作，使功率因数控制器简单易操作，使用起来更便捷。 附图说明 [0018] 图1为本实用新型实施例一的一种功率因数控制器的外观结构示意图； [0019] 图2为本实用新型实施例一的一种功率因数控制器的结构框图。 [0020] 标号说明： [0021] 1、壳体；2、彩色触摸显示屏；3、单片机；31、输入端；32、输出端；4、投切控制模块； 5、通讯接口；6、报警装置；7、开关模式电源；8、电参数测量装置；9、温度测量装置。 具体实施方式 [0022] 为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配 合附图予以说明。 [0023] 请参照图1以及图2，一种功率因数控制器，包括壳体、触摸显示屏和安装在壳体 中的单片机(MCU)、投切控制模块、通讯接口、开关模式电源和电参数测量装置，触摸显示屏 嵌设在壳体上； [0024] 单片机包括输入端和输出端，输入端分别与电参数测量装置和开关模式电源电连 接，输出端分别与触摸显示屏、投切控制模块以及通讯接口电连接； [0025] 单片机用于控制与其连接的装置的运行，触摸显示装置用于触控操作和显示信 息，投切控制模块用于控制电力电容器的投切，通讯接口用于与外部进行数据通信，电参数 测量装置用于取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机，开关模式电源 用于将外部电源转换为控制器工作所需要的电源； [0026] 电力数据至少包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐 波电流和谐波电压。 [0027] 从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：功率因数控制器通过设置电参数 测量装置，实现取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机，单片机接收 电压、电流、频率、功率、功率因数、谐波数据等电力数据，并根据数据将功率因数和无功功 率相结合控制投切控制模块进行电容器的投切，控制精度高且无投切振荡，由单片机根据 4 4 CN 213846244 U 说明书 3/4页 预设程序进行智能控制，通过触摸显示屏可直接触控操作，使功率因数控制器简单易操作，使 用方便。 [0028] 进一步的，还包括温度测量装置，温度测量装置与输入端电连接，温度测量装置用 于测量电容器或电容柜内的温度并传输至单片机。 [0029] 由上述描述可知，设置温度测量装置，使功率因数控制器具有温度测量功能，检测 电容器或电容柜内温度。 [0030] 进一步的，温度测量装置为热电阻温度传感器。 [0031] 由上述描述可知，热电阻温度传感器可以利用导体或半导体的电阻值随温度变化 而变化的原理进行测温，性能稳定、使用灵活且可靠性高。 [0032] 进一步的，还包括报警装置，报警装置与输出端电连接，报警装置用于电力系统数 据超过预设值时输出干接点信号并提示报警。 [0033] 由上述描述可知，设置报警装置并连接至单片机，单片机有过电压、欠电压、低电 流闭锁、谐波电压/电流超限报警判断，当电力系统出现异常情况时，功率因数控制器能够 快速切除电容器组并提示报警，防止电容器组在异常条件下运行。 [0034] 进一步的，报警装置为继电器。 [0035] 进一步的，报警装置还可以连接声光报警装置。 [0036] 由上述描述可知，连接声光报警装置使用户能够较为容易了解到异常报警。 [0037] 进一步的，触摸显示屏为彩色触摸屏。 [0038] 由上述描述可知，彩色触摸屏，可通过颜别不同按钮和不同状态，界面操作简 单流畅，更加人性化。 [0039] 进一步的，通讯接口包括一个标配通讯接口以及至少一个备用通讯接口，标配通 讯接口为RS‑485通讯接口。 [0040] 由上述描述可知，通讯接口标配一路RS‑485通讯接口，采用标准的Modbus‑RTU通 讯协议上传实时数据，同时可选配至少一个第二路RS485通讯接口作为备用接口。 [0041] 请参照图1以及图2，本实用新型的实施例一为： [0042] 一种功率因数控制器，包括壳体1、彩色触摸显示屏2和安装在壳体1中的单片机 3、投切控制装置4、通讯接口5、报警装置6、开关模式电源7、电参数测量装置8和温度测量装 置9，如图1所示，彩色触摸显示屏2嵌设在壳体1上； [0043] 单片机3包括输入端31和输出端32，输入端31分别与电参数测量装置8、温度测量 装置9和开关模式电源7电连接，输出端32分别与彩色触摸显示屏2、投切控制装置4、通讯接 口5以及报警装置6电连接； [0044] 单片机3用于控制与其连接的各装置的运行，彩色触摸显示屏2用于触控操作和显 示信息，投切控制装置4用于控制电力电容器的投切，通讯接口5用于与外部进行数据通信， 报警装置6用于电力系统数据超过预设值时输出干接点信号提示报警，电参数测量装置8用 于取样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机3，开关模式电源7用于将外 部电源转换为控制器工作所需要的电源，温度测量装置9用于测量电容器或电容柜内的温 度并传输至单片机3。 [0045] 其中，电力数据至少包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因 数、谐波电流和谐波电压；测量精度为：电压0.2级，电流0.2级，有功功率0.5级，功率因数 5 5 CN 213846244 U 说明书 4/4页 0.5级，无功功率1级，视在功率1级。 [0046] 温度测量装置9为热电阻温度传感器。报警装置6为继电器，可接声光报警装置，通 讯接口5包括一路标配通讯接口以及一路备用通讯接口，标配通讯接口为RS‑485通讯接口， 采用标准的Modbus‑RTU通讯协议上传实时数据，备用通讯接口可选配RS‑485通讯接口，也 可选配其他通讯接口。 [0047] 综上所述，本实用新型提供的功率因数控制器通过设置电参数测量装置，实现取 样测量和运算电力系统的电力数据并将数据传输至单片机，单片机接收电压、电流、频率、 功率、功率因数、谐波数据等电力数据，并依据数据将功率因数和无功功率相结合的控制投 切控制装置进行电容器的投切，控制精度高且无投切振荡；由单片机根据预设程序进行智 能控制，通过设置触摸显示屏可直接触控操作，使功率因数控制器简单易操作，使用起来更便捷；该 设备采用彩色触摸屏，集电量测量、谐波分析、报警控制、通讯、温度控制等功能于一体，根 据电网的参数控制无功补偿电容器组的投切，使电容器工作在最佳状态，延长电容器的寿 命，有效提高系统功率因数，减少无功损耗，改善电能质量。 [0048] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领 域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 6 6 CN 213846244 U 说明书附图 1/1页 图1 图2 7 7

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