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，具有設計制造控制器能力的廠家不多，能夠設計制造出性能優(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復雜的事情，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計要求以及一些基本的設計方法。

 

    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。

 

    對電流的測量靈敏度要求要高一些。對于使用8位單片機的低檔控制器，測量靈敏度要達到1%以上。注意這里強調的是“測量靈敏度”而不是“測量精度”， 1%的電流測量靈敏度即相當于可以區(qū)分1%的電流變化，例如電流互感器的一次電流為500A，則意味著可以區(qū)分從100A到105A的電流變化，并不要求100A的電流測量值絕對準確。對于使用DSP或32位單片機的高檔控制器，測量靈敏度要達到0.1%以上，否則就談不到高檔了。同樣的道理，測量的靈敏度要達到0.1%，意味著測量值應該有4位有效數(shù)字，但同樣并不要求絕對準確。對無功補償控制器要求0.1%的測量精度是不現(xiàn)實的，也沒有實際意義。但是控制器的測量值最好能在現(xiàn)場進行校正。

 

    對功率因數(shù)測量的靈敏度最好要達到0.001。準確地說，應該是對相位差的測量要求，因為測量無功功率并不需要使用功率因數(shù)值。這里要強調一點，對無功電流的計算應該使用Iq=I×sinφ的公式來進行計算，而sinφ的值應該根據(jù)相位差的值直接進行計算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式計算，否則當相位差在0度附近時，cosφ的微小變化會導致sinφ的很大變化，導致sinφ的值誤差太大。例如cosφ=0.99時，對應的相位差是8.1度，對應的sinφ值為0.14，意味著0—0.14之間其他sinφ值檢測不到。

 

    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，相當于-90—+90度范圍，這就可能以下的問題：

 

    （1）當負荷處于發(fā)電狀態(tài)時會出現(xiàn)檢測錯誤。

 

    （2）當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?，如果將這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)場情況進行設定，因此控制器必須具備參數(shù)設定功能。設定的參數(shù)應保證不會因掉電而丟失。

 

    最直接的保存設定參數(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用編程功能，也就是說，可以在程序運行過程中修改片內FLASH程序存儲器的內容。對于這類單片機也可以將設定參數(shù)保存在FLASH程序存儲器中，不過在應用編程的程序設計比較復雜一些。

 

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