功率因数自动补偿控制器工作原理.docx

功率因数自动补偿控制器工作原理功率因数自动补偿器是提高电网系统中功率因数的全自动化电子装置，通过它的调节作用，使电网中的无功消 耗降到最小，达到充分利用电能、节约用电的目的我站使用的GBK4-1C型控制器，是通过检测系统中的负荷的功 率因数自动投、切补偿电容器使系统功率因数在规定的范围内运行检测功率因数投、切法的思想是，当一个系统功率因数下降至低于下限整定值时投入补偿电容器，当功率因数 超过上限整定值时切除补偿电容器图一说明此控制方式的原理图中OA为功率因数下限整定值COSj a线，OB为功率因数上限整定值COSjB线，假设负荷线沿OD直线增加，其 功率因数为COSj，当负荷增至临界调节功率点M时，电容器C投入，这时补偿的无功功率为MK，视在功率为OK， 使功率因数在OA、OB两直线限定的范围内若负荷继续增至M1点时，电容器C又投入运行，又将功率因数控制在 规定的范围内，负荷若再增至M点时，电容器C投入，使功率因数维持在规定的范围内当负荷减少时，如由K 点减少至N点时，电容器C被切除，负荷若减少到N点时，电容器C又被切除，当负荷减少至临界调节功率线左 面时，电容器被全部切除这里临界调节线的位置取决于最小补偿电容器组的容量，负荷的性质以及所规定的功率 因数的调节范围。

图二为自动补偿控制器原理图1 ■ i：m ■« ■ ■ BmniiBiiiam i ■ ■ mi ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ imii n ■ ■ ■ m i ■ m：m mi i&uiiism ■«= r图图中按虚线将控制器分成：、测量部分；、直流放大部分；、执行部分；、电源部分工作如下：先将交流电 压与电流间的相位差，转换成直流电压信号，再将直流信号放大驱动执行部分动作，投入或切除补偿电容器测量部分的交流信号取自电网系统中母线A、C相线电压u和B相电流i，由图三知三相交流系统中，当B相 电流i与B相电压u同相，即COSj= 1时，相电流i与线电压％相差为p/2当i超前或滞后u时，i、u相位 B B B AC . B B B AC差就会小于或大于p /2,为了测出这种相位关系的变化，测量部分采用半波相敏差分放大线路，u、u分别反映交 流侧u及i相位的两个交流电压值由图知，只有当u处于负半周时T、T的发射结正向偏置，才有可能导通 根据uC的极性决定是否产生集电极电流i、i图四、图五、图六是反映口与口的相位关系与检测回路中T、T集1 1 2 1 2 1 2电极电流流通的情况图四为u、u同相在一周内只有T导通，由于发射极与集电极所加的电压u、u的平均值最 大，集电极电流i最大而T不会导通，故一周内a、b间'的直流输出电压U =i R >0并为最大。

图五为：超前、u1 2 ab 11 1 2相位？ /2，由图可见，在0〜p /2时，u处于正半周，u处于负半周，T发射结正向偏置而导通，集电极电流i经 过二极管D流达电阻R，在3p /2~2p期间，u、u均处于负半周，T发射结正向偏置导通，集电极电流i经二极 管流过电阻R，这样在一个周期内，T、丁均导通p /2,而且导通期间两只三极管基极电压和集电极电压平均值 相同，故i=i，选择日二日，则此时在一周内直流输出电压U=iR-iR=0图六为u与u相差小于p/2,显而易见，2 1 2 ab 11 2 2 1 2T导通时间比T导通时间短，此时一周内i平均值大于i平均值，故U =iR-iR>0，此时U小于u与u同相位时 2 1 1 2 ab 11 2 2 ab 1 2的直流输出值，如果u与u相位差大于p /2时，同样可得U=iR-iR<0，因此可根据交流侧电压u与电流i的1 2 ab 11 2 2 AC B相位差使相敏放大线路输出不同的直流电压去控制直流放大部分，在U <0时，U.经D、R加到T、T的发射结， ab ab 4 4 3 5再由丁、T放大后驱动继电器J动作，反之U >0时，U经D、R加到T、T发射结，由T、T放大后驱动J动作。

3 5 1 ab ab 3 3 4 6 4 6 2当J动作后，J常闭触点打开，C经R由负电源充电，使T基极电位不断下降，经过一段时间（延时）后T、T导 1 1 5 7 7 7 9通，继电器J动作，使第一组电容器投入系统运行，同时控制第二组电容器投入的丁的常闭触点打开，第二组开始 延时，如果第一组电容器投入系统运行后系统功率因数仍达不到要求，测量回路的直流输出U仍小于零，那么第二 组的延时结束后，继电器J动作，将第二组电容器投入运行；反之若U大于零，则T、丁导通丁动作，经过延时 后丁动作，将第一组电容器从系统中切除，如Uab仍大于零，则又经过延时后，切除第二组电容器，从而达到自动 调控系统功率因数的效果。