專(zhuān)利名稱(chēng):動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明特別涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù):
目前電力等領(lǐng)域多采用在高壓端進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)解決大型負(fù)載設(shè)備大損耗的問(wèn)題,但是,高壓補(bǔ)償僅僅是提高了高壓側(cè)的功率因數(shù),由于低壓端短網(wǎng)系統(tǒng)的巨大的感抗所產(chǎn)生的無(wú)功功率依然在短網(wǎng)系統(tǒng)中流動(dòng),同時(shí)三相不平衡是由于短網(wǎng)的強(qiáng)相(短網(wǎng)較短故感抗較小、所以損耗較小,輸出較大故名強(qiáng)相)和弱相造成的,因此高壓補(bǔ)償不能解決三相平衡的問(wèn)題,也沒(méi)有達(dá)到抵消短網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功、提高低壓端功率因數(shù)的作用,由于短網(wǎng)的感抗占整個(gè)系統(tǒng)感抗的70%以上,所以不能降低低壓端的損耗,也不能增加變壓器的出力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題提供一種低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其可有效補(bǔ)償無(wú)功功率,提高功率因數(shù),減少閃變、消除涌流、抑制三相不平衡、維持輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性,節(jié)約能源。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、復(fù)數(shù)組單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元和人機(jī)控制界面,其中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)總線(xiàn)通訊單元分別與各單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元連接,且每一單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元包括功率因數(shù)控制器、觸摸屏和復(fù)數(shù)機(jī)柜單元,每一機(jī)柜單元包括綜合電能變送器、電壓電流變送器、過(guò)電壓保護(hù)器、進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān),綜合電能變送器、電壓電流變送器設(shè)置在線(xiàn)路之上,過(guò)電壓保護(hù)器并聯(lián)在線(xiàn)路上,進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、快速熔斷器、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)串聯(lián), 然后并聯(lián)在線(xiàn)路上,所述控制器件組由復(fù)數(shù)IGCT、IGBT或IEGT模塊組成。進(jìn)一步的講,所述每一單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元通過(guò)MODBUS總線(xiàn)與總線(xiàn)通訊單元連接。所述機(jī)柜單元還包括快速熔斷器,其與控制器件組串聯(lián)。所述控制器件組由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng),所述驅(qū)動(dòng)裝置包括控制模塊、A相驅(qū)動(dòng)模塊、B 相驅(qū)動(dòng)模塊、C相驅(qū)動(dòng)模塊;所述A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊均與控制模塊連接;所述的A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)2個(gè)以上所述控制器件;所述的A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊兩兩連接。所述控制模塊采用DSP控制器。綜合電能變送器、電壓電流變送器分別采集系統(tǒng)的電量、電壓、電流等數(shù)據(jù),通過(guò) MODBUS總線(xiàn)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和觸摸屏,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析,顯示分析結(jié)果并進(jìn)行保存,方便監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄;觸摸屏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,并顯示運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)可以用觸摸屏設(shè)置相應(yīng)參數(shù),控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。功率因數(shù)控制器采集高壓端的電流、電壓等參數(shù)數(shù)據(jù),并進(jìn)行分析計(jì)算,然后根據(jù)具體情況對(duì)控制器件組進(jìn)行相應(yīng)的控制,從而控制電容進(jìn)行功率補(bǔ)償。過(guò)電壓保護(hù)器對(duì)單相無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障維修時(shí),斷開(kāi)進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)和出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān),進(jìn)行維修,保障安全。快速熔斷器與控制器件組串聯(lián)對(duì)控制器件組起到保護(hù)作用。A相、B相、C相驅(qū)動(dòng)模塊將來(lái)自控制模塊的PWM開(kāi)關(guān)控制信號(hào)做功率放大以驅(qū)動(dòng)控制器件,其工作過(guò)程如下將控制器件過(guò)流信號(hào)送往控制模塊;當(dāng)控制器件過(guò)流時(shí),關(guān)閉控制器件,上、下橋臂的兩個(gè)控制器件開(kāi)關(guān)信號(hào)互鎖,防止同時(shí)導(dǎo)通。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)至少在于1)、提高變壓器、大電流線(xiàn)路利用率,增加冶煉有效輸入功率。將補(bǔ)償點(diǎn)前移至短網(wǎng),就地補(bǔ)償短網(wǎng)的大量無(wú)功消耗,提高電源輸入電壓、提高變壓器的出力、增加冶煉有效輸入功率。2)、不平衡補(bǔ)償,改善三相的強(qiáng)、弱相狀況。由于三相短網(wǎng)布置和爐體、爐料等總是不平衡的,三相不同的電壓降、不同的功率,就導(dǎo)致了強(qiáng)、弱相現(xiàn)象的形成。采取單相并聯(lián)的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,綜合調(diào)節(jié)各相補(bǔ)償容量,使三相電極的有效工作電壓一致、平衡電極電壓、均衡三相吃料,改善三相的強(qiáng)、弱相狀況,達(dá)到增產(chǎn)、降耗的目的。3)、降低高次諧波,減少諧波對(duì)整個(gè)供電設(shè)備的危害,減小變壓器及網(wǎng)絡(luò)附加損
^^ ο4)、提高了電能質(zhì)量,改善了系統(tǒng)電氣參數(shù),提高了產(chǎn)品質(zhì)量。5)、驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能根據(jù)控制模塊送來(lái)的PWM開(kāi)關(guān)控制信號(hào)做功率放大以驅(qū)動(dòng)控制器件工作;由于該驅(qū)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)上、下橋臂的兩個(gè)控制器件開(kāi)關(guān)信號(hào)互鎖,防止其同時(shí)導(dǎo)通。
圖1為低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖;圖2為低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置機(jī)柜電路圖;圖3為驅(qū)動(dòng)裝置的原理框圖;圖中各附圖標(biāo)記及其指示的組件分別為1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、2總線(xiàn)通訊單元、3 M0DBU$總線(xiàn)、4功率因數(shù)控制器、電壓電流變送器、6觸摸屏、8機(jī)柜、9綜合電能變送器、 10過(guò)電壓保護(hù)器、11進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、12快速熔斷器、13控制器件組、14電容、15出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、16控制模塊、17a A相驅(qū)動(dòng)模塊、17b B相驅(qū)動(dòng)模塊、17c C相驅(qū)動(dòng)模塊、18控制器件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參閱圖1-3,該低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)總線(xiàn)通訊單元分別與三組單相無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)連接,每個(gè)單相無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)有功率因數(shù)控制器、觸摸屏和三個(gè)機(jī)柜,通過(guò)M0DBU$總線(xiàn)互相進(jìn)行連接,每個(gè)機(jī)柜包括綜合電能變送器、電壓電流
4變送器、過(guò)電壓保護(hù)器、進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、快速熔斷器、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)組成。 綜合電能變送器、電壓電流變送器設(shè)置在線(xiàn)路之上,過(guò)電壓保護(hù)器并聯(lián)在線(xiàn)路上,進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、快速熔斷器、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)串聯(lián),然后并聯(lián)在線(xiàn)路上。綜合電能變送器、電壓電流變送器分別采集系統(tǒng)的電量、電壓、電流等數(shù)據(jù),通過(guò) MODBUS總線(xiàn)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和觸摸屏,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析,顯示分析結(jié)果并進(jìn)行保存,方便監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄;觸摸屏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,并顯示運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)可以用觸摸屏設(shè)置相應(yīng)參數(shù),控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。功率因數(shù)控制器采集高壓端的電流、電壓等參數(shù)數(shù)據(jù),并進(jìn)行分析計(jì)算,然后根據(jù)具體情況對(duì)控制器件組進(jìn)行相應(yīng)的控制,從而控制電容進(jìn)行功率補(bǔ)償。過(guò)電壓保護(hù)器對(duì)單相無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障維修時(shí),斷開(kāi)進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)和出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān),進(jìn)行維修,保障安全。快速熔斷器與控制器件組串聯(lián)對(duì)控制器件組起到保護(hù)作用。發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1)、提高變壓器、大電流線(xiàn)路利用率,增加有效輸入功率。由于提高了變壓器的載荷能力,變壓器輸入的功率增大,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)降耗。2)、不平衡補(bǔ)償,改善三相的強(qiáng)、弱相狀況。由于三相短網(wǎng)布置,三相不同的電壓降、不同的功率,就導(dǎo)致了強(qiáng)、弱相現(xiàn)象的形成。采取單相并聯(lián)的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,綜合調(diào)節(jié)各相補(bǔ)償容量,使三相電極的有效工作電壓一致、平衡電極電壓、均衡三相吃料,改善三相的強(qiáng)、弱相狀況,達(dá)到增產(chǎn)、降耗的目的。3)、降低高次諧波,減少諧波對(duì)整個(gè)供電設(shè)備的危害,減小變壓器及網(wǎng)絡(luò)附加損
^^ ο4)、提高了電能質(zhì)量,改善了系統(tǒng)電氣參數(shù),提高了產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明具有以下顯著特點(diǎn)三相分別補(bǔ)償,降低三相不平衡度,有效增產(chǎn)降耗。極大改善電壓跌落和閃變。任何時(shí)刻實(shí)現(xiàn)自由投切。投切可靠性高,投切開(kāi)關(guān)無(wú)故障投切次數(shù)可以達(dá)到幾百萬(wàn)次。是普通開(kāi)關(guān)壽命的幾十倍。由于采用大功率電子元器件投切,抗沖擊性好,可以達(dá)到數(shù)十倍的過(guò)電流沖擊而無(wú)損壞。投入無(wú)涌流,切除無(wú)過(guò)電壓。具有高度的可靠性,可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)以及無(wú)人值守。先進(jìn)的無(wú)快熔保護(hù)設(shè)計(jì),最大限度避免了電容器以及電子開(kāi)關(guān)的損壞。顯著提高供電系統(tǒng)利用率。前述控制器件組由若干IGBT模塊組成,其由IGBT驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)裝置包括 DSP控制器、A相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、B相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、C相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊;所述的A相IGBT 驅(qū)動(dòng)模塊、B相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊和C相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊均與DSP控制器連接;所述的A相IGBT 驅(qū)動(dòng)模塊、B相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊和C相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)2個(gè)所述的IGBT ;所述的A相 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、B相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊和C相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊兩兩連接;所述的A相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、B相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊和C相IGBT驅(qū)動(dòng)模塊均采用M57962L型驅(qū)動(dòng)模塊。 本發(fā)明響應(yīng)迅速,可同時(shí)對(duì)諧波和無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)行范圍寬,可靠性高,功耗
低,噪聲小,占地省,不會(huì)引起諧振短路。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、復(fù)數(shù)組單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元和人機(jī)控制界面,其中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)總線(xiàn)通訊單元分別與各單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元連接,且每一單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元包括功率因數(shù)控制器、觸摸屏和復(fù)數(shù)機(jī)柜單元, 每一機(jī)柜單元包括綜合電能變送器、電壓電流變送器、過(guò)電壓保護(hù)器、進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān),綜合電能變送器、電壓電流變送器設(shè)置在線(xiàn)路之上,過(guò)電壓保護(hù)器并聯(lián)在線(xiàn)路上,進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、快速熔斷器、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)串聯(lián),然后并聯(lián)在線(xiàn)路上,所述控制器件組由復(fù)數(shù)IGCT、IGBT或IEGT模塊組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,所述每一單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元通過(guò)MODBUS總線(xiàn)與總線(xiàn)通訊單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,所述機(jī)柜單元還包括快速熔斷器,其與控制器件組串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,所述控制器件組由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng),所述驅(qū)動(dòng)裝置包括控制模塊、A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊、C相驅(qū)動(dòng)模塊;所述A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊均與控制模塊連接;所述的A相驅(qū)動(dòng)模塊、 B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)2個(gè)以上所述控制器件;所述的A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊和C相驅(qū)動(dòng)模塊兩兩連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,其特征在于,所述控制模塊采用DSP 控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、復(fù)數(shù)組單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元和人機(jī)控制界面,其中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)總線(xiàn)通訊單元分別與各單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元連接,且每一單相無(wú)功補(bǔ)償控制單元包括功率因數(shù)控制器、觸摸屏和復(fù)數(shù)機(jī)柜單元,每一機(jī)柜單元包括綜合電能變送器、電壓電流變送器、過(guò)電壓保護(hù)器、進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān),綜合電能變送器、電壓電流變送器設(shè)置在線(xiàn)路之上,過(guò)電壓保護(hù)器并聯(lián)在線(xiàn)路上,進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、快速熔斷器、控制器件組、電容、出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)串聯(lián),然后并聯(lián)在線(xiàn)路上。本發(fā)明可有效補(bǔ)償無(wú)功功率,提高功率因數(shù),減少閃變、消除涌流、抑制三相不平衡、維持輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性,節(jié)約能源。
文檔編號(hào)H02J3/01GK102340144SQ201110280399
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者倪喜軍, 葉超, 季振東, 王建坤, 趙劍鋒 申請(qǐng)人:蘇州漢風(fēng)科技發(fā)展有限公司