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無功補償控制器的設(shè)計要求
無功補償控制器是無功補償裝置的核心部件，具有舉足輕重的地位，大部分無功補償裝置的生產(chǎn)廠家都是買來控制器然后自行裝配整機，具有設(shè)計制造控制器能力的廠家不多，能夠設(shè)計制造出性能優(yōu)異的控制器的廠家更是鳳毛麟角。
現(xiàn)有的低端控制器都是以功率因數(shù)為依據(jù)進行控制的，這種控制器雖然價格低廉、性能很差，已屬于淘汰之列，因此這里不做介紹。
現(xiàn)有的高端控制器都是以無功功率為依據(jù)進行控制的，但除此之外，往往將設(shè)計重點放在漢字顯示以及數(shù)據(jù)通訊等方面。其實要真正實現(xiàn)完美的無功補償控制是一件相當(dāng)復(fù)雜的事情，實現(xiàn)完美的無功補償控制是無功補償控制器的主要功能，只有在主要功能相當(dāng)完善的情況下，才能考慮附加功能。下面詳細介紹一下對控制器的設(shè)計要求以及一些基本的設(shè)計方法。
1、對測量精度的要求
要實現(xiàn)精確的無功補償就必須對無功電流進行準(zhǔn)確的測量。
因為電壓的變化范圍較小，因此對電壓的測量精度要求不高，通常有1%的測量精度就足夠了。通常的情況下，不測量電壓也可以實現(xiàn)很好的無功補償控制，對電壓的測量主要是為了實現(xiàn)過壓、欠壓、以及缺相等保護功能。
對相位差的測量要求達到整個-180—+180度范圍。有一些控制器具有電流互感器接反的自動識別功能，這種控制器以有功必須為正值來判斷互感器的正反，相當(dāng)于-90—+90度范圍，這就可能以下的問題：
（1）當(dāng)負荷處于發(fā)電狀態(tài)時會出現(xiàn)檢測錯誤。
（2）當(dāng)負荷為純電感或純電容時，由于有功電流約等于零，可能會將電感誤判斷為電容或者將電容誤判斷為電感。而負荷為純電容的狀態(tài)經(jīng)常會出現(xiàn)，例如負荷為單一大負荷而負荷停機時，無功補償電容器尚在運行，于是變壓器二次電流就變?yōu)榧冸娙蓦娏鳎绻麑⑦@個電流誤判為電感電流，控制器就會繼續(xù)投入電容器，直至將所有的電容器全部投入運行，造成嚴重的過補償現(xiàn)象。
2、顯示器的選擇
最常用的顯示器件就是LED數(shù)碼管，LED數(shù)碼管價格低廉、可靠性高。最好使用多位組合的LED數(shù)碼管，這樣可以大量減少線路板連線并且減少焊接安裝工作量。
很多人比較熱衷于使用液晶顯示器，液晶顯示器可以顯示漢字，在有照明的情況下也比較省電，但是液晶顯示器的最大問題是低溫性能不好，通常在-10℃以下不能正常顯示。所以除非能夠確定控制器的使用環(huán)境溫度在-10℃以上，否則不要使用液晶顯示器。
3、參數(shù)設(shè)定功能
對于以無功電流或無功功率為依據(jù)進行控制的無功補償控制器，參數(shù)設(shè)定功能是必備的。
在控制器制造的時候，電容器的額定容量，電流互感器的變比等參數(shù)無法事先確定，只能根據(jù)無功補償裝置的實際情況及現(xiàn)場情況進行設(shè)定，因此控制器必須具備參數(shù)設(shè)定功能。設(shè)定的參數(shù)應(yīng)保證不會因掉電而丟失。
最直接的保存設(shè)定參數(shù)的方法就是使用EEPROM器件，如24C02等。有一些單片機具有片內(nèi)EEPROM，這樣就可以減少外圍器件數(shù)量。還有一些單片機具有在應(yīng)用編程功能，也就是說，可以在程序運行過程中修改片內(nèi)FLASH程序存儲器的內(nèi)容。對于這類單片機也可以將設(shè)定參數(shù)保存在FLASH程序存儲器中，不過在應(yīng)用編程的程序設(shè)計比較復(fù)雜一些。
4、保護功能的設(shè)計
電容器的過載無非是由于電壓過高或者是諧波過大而引起，因此在控制器中設(shè)計過電壓保護功能是必要的。在能力允許的情況下，應(yīng)該在控制器中設(shè)計電壓諧波檢測功能，因為導(dǎo)致電容器諧波過載的根本原因是電壓畸變，檢測電壓諧波就可以實現(xiàn)對電容器的諧波過載保護。有了過電壓保護和諧波過載保護則熱繼電器就可以取消。既節(jié)省了體積與成本又減少了故障點。
5、電容器的投入與切除控制策略
電容器的投入與切除應(yīng)該分步進行，不應(yīng)在一步操作中同時投入或者切除多臺電容器。否則過大的電流突變會對系統(tǒng)造成比較大的影響，也不利于實現(xiàn)精確的補償效果。
同時，對于安裝有不同規(guī)格電容器的補償裝置，電容器的投切應(yīng)該盡量簡潔，以便盡量減少電容器的投切次數(shù)，并且可以最快的滿足補償要求。不應(yīng)按最小步進臺階一步一步遞增或遞減。
例如補償裝置中共有三種規(guī)格的電容器，分別為10Kvar、20Kvar、40Kvar，如果測量出所需要的無功補償量為40var以上，則應(yīng)該直接投入一臺40var的電容器。同樣的道理，當(dāng)測量出多余的無功補償量為30var以上，則應(yīng)該直接切除一臺40var的電容器。
6、輸出電路的設(shè)計
通常控制器的輸出都是用于控制交流接觸器或復(fù)合開關(guān)，最常見的就是220V交流輸出。輸出的路數(shù)視要求而定，通常10路就可以了。
最常見的輸出元件是電磁繼電器，選用電磁繼電器的最重要的原則是繼電器銜鐵本身不能與接點有電連接，不少繼電器的銜鐵本身就是動接點的一部分，于是繼電器鐵芯帶電，當(dāng)線圈絕緣出現(xiàn)問題時，強電就會竄入控制部分造成嚴重損壞。而對于銜鐵與接點沒有電連接的繼電器，則不會出現(xiàn)強電竄入控制部分的現(xiàn)象。
當(dāng)電磁繼電器接點斷開時，由于接觸器線圈是大電感電流不能瞬變，會產(chǎn)生很高的電弧電壓，因此必須連接阻容吸收元件，否則會產(chǎn)生嚴重的干擾。
輸出元件也可以使用電子繼電器，電子繼電器的內(nèi)部是晶閘管，由于晶閘管可以電流過零關(guān)斷，因此不需要使用阻容吸收元件，并且驅(qū)動電壓電流都很小,比較容易實現(xiàn)控制。質(zhì)量好的電子繼電器價格較高。質(zhì)量不好的電子繼電器容易產(chǎn)生誤觸發(fā)，造成上電時接觸器抖動。
輸出電路也可以使用雙向晶閘管，這時晶閘管的驅(qū)動電路稍微復(fù)雜一些，但是成本很低,可靠性也可以做得很好。
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