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廠家都是買來控制器然後自行裝配整機，具有設計製造控制器能力的廠家不多，能夠設計製造出性能優異的控制器的廠家更是鳳毛麟角。
基本介紹
- 中文名：無功補償控制器
- 性質：無功補償裝置的核心部件
- 無功功率：依據
- 設計重點：漢字顯示以及數據通訊等方面
產品概述,設計要求方法,功能特點,使用條件,
產品概述
現有的低端控制器都是以功率因數為依據進行控制的，這種控制器雖然價格低廉但是性能很差，已屬於淘汰之列，因此這裡不做介紹。
現有的高端控制器都是以無功功率為依據進行控制的，但除此之外，往往將設計重點放在漢字顯示以及數據通訊等方面。其實要真正實現完美的無功補償控制是一件相當複雜的事情，實現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。
設計要求方法
1、對測量精度的要求
要實現精確的無功補償就必須對無功電流進行準確的測量。
因為電壓的變化範圍較小，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很好的無功補償控制，對電壓的測量主要是為了實現過壓、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。對於使用8位單片機的低檔控制器，測量靈敏度要達到1%以上。注意這裡強調的是“測量靈敏度”而不是“測量精度”， 1%的電流測量靈敏度即相當於可以區分1%的電流變化，例如電流互感器的一次電流為500A，則意味著可以區分從100A到105A的電流變化，並不要求100A的電流測量值絕對準確。對於使用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位有效數字，但同樣並不要求絕對準確。對無功補償控制器要求0.1%的測量精度是不現實的，也沒有實際意義。但是控制器的測量值最好能在現場進行校正。
對功率因數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，因為測量無功功率並不需要使用功率因數值。這裡要強調一點，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度範圍。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，相當於-90—+90度範圍，這就可能以下的問題：
（1）當負荷處於發電狀態時會出現檢測錯誤。
（2）當負荷為純電感或純電容時，由於有功電流約等於零，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經常會出現，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，於是變壓器二次電流就變為純電容電流，如果將這個電流誤判為電感電流，控制器就會繼續投入電容器，直至將所有的電容器全部投入運行，造成嚴重的過補償現象。
2、顯示器的選擇
最常用的顯示器件就是LED數碼管，LED數碼管價格低廉、可靠性高。最好使用多位組合的LED數碼管，這樣可以大量減少線路板連線並且減少焊接安裝工作量。
很多人比較熱衷於使用液晶顯示器，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境溫度在-10℃以上，否則不要使用液晶顯示器。
3、參數設定功能
對於以無功電流或無功功率為依據進行控制的無功補償控制器，參數設定功能是必備的。
在控制器製造的時候，電容器的額定容量，電流互感器的變比等參數無法事先確定，只能根據無功補償裝置的實際情況及現場情況進行設定，因此控制器必須具備參數設定功能。設定的參數應保證不會因掉電而丟失。
最直接的保存設定參數的方法就是使用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量。還有一些單片機具有在套用編程功能，也就是說，可以在程式運行過程中修改片內FLASH程式存儲器的內容。對於這類單片機也可以將設定參數保存在FLASH程式存儲器中，不過在套用編程的程式設計比較複雜一些。
4、保護功能的設計
電容器的過載無非是由於電壓過高或者是諧波過大而引起，因此在控制器中設計過電壓保護功能是必要的。在能力允許的情況下，應該在控制器中設計電壓諧波檢測功能，因為導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該分步進行，不應在一步操作中同時投入或者切除多台電容器。否則過大的電流突變會對系統造成比較大的影響，也不利於實現精確的補償效果。
同時，對於安裝有不同規格電容器的補償裝置，電容器的投切應該儘量簡潔，以便儘量減少電容器的投切次數，並且可以最快的滿足補償要求。不應按最小步進台階一步一步遞增或遞減。
例如補償裝置中共有三種規格的電容器，分別為10Kvar、20Kvar、40Kvar，如果測量出所需要的無功補償量為40var以上，則應該直接投入一台40var的電容器。同樣的道理，當測量出多餘的無功補償量為30var以上，則應該直接切除一台40var的電容器。
6、輸出電路的設計
通常控制器的輸出都是用於控制交流接觸器或複合開關，最常見的就是220V交流輸出。輸出的路數視要求而定，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線，不少繼電器的銜鐵本身就是動接點的一部分，於是繼電器鐵芯帶電，當線圈絕緣出現問題時，強電就會竄入控制部分造成嚴重損壞。而對於銜鐵與接點沒有電連線的繼電器，則不會出現強電竄入控制部分的現象。
當電磁繼電器接點斷開時，由於接觸器線圈是大電感電流不能瞬變，會產生很高的電弧電壓，因此必須連線阻容吸收元件，否則會產生嚴重的干擾。
輸出元件也可以使用電子繼電器，電子繼電器的內部是晶閘管，由於晶閘管可以電流過零關斷，因此不需要使用阻容吸收元件，並且驅動電壓電流都很小,比較容易實現控制。質量好的電子繼電器價格較高。質量不好的電子繼電器容易產生誤觸發，造成上電時接觸器抖動。
輸出電路也可以使用雙向晶閘管，這時晶閘管的驅動電路稍微複雜一些，但是成本很低,可靠性也可以做得很好。
功能特點
控制信號：採用功率因數及無功電流兩物理量進行綜合控制；
路數通用：投切路數由用戶選擇；
數據保存：失電後設定參數不會丟失，數據永久保存；
適應性強：控制器自動適應不同參數的配電系統，無須提供電流互感器變比和補償電容器容量；
過壓保護：電網電壓超過過電壓設定值時，快速逐級切除已投入的電容器；
抗干擾強：獨特的設計，運行中不會出現當機、亂投、亂切的現象；
投切震盪：能防止小電流負荷及過壓臨界值出現的反覆投切；
靈敏度高：補償器在輸入信號電流0.10A時便能正常工作；
顯示誤差：輸入信號電流0.10A到5A變化時測量顯示的功率因數值誤差都極小；
電流識別：控制器能判別取樣電流極性並自動轉化。
使用條件
1 海拔高度不超過3000米
2 周圍環境溫度小於50℃，大於-20℃
3 空氣相對濕度85%(25℃)
4 周圍環境無易燃、易爆的介質存在，無導電塵埃及腐蝕性氣體存在。
