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一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置的制作方法

文檔序號:7487462閱讀:290來源:國知局
專利名稱:一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于電力系統(tǒng)或電氣化鐵道設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種有源諧波治理和有源無功補償裝置,特別涉及一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置。
背景技術(shù)
目前,廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無功補償和濾波是一種靜止的無功補償裝置。作為無功補償,是向系統(tǒng)內(nèi)并入電容器,用流入電容器的容性電流來補償系統(tǒng)的感性電流,達(dá)到無功補償?shù)哪康?。若要進(jìn)行濾波,則在補償電容器回路接入適當(dāng)?shù)娜萘康碾娍蛊?,達(dá)到過濾某次諧波的目的。其缺點是1)調(diào)整補償容量要靠投切電容器組來實現(xiàn),電容器組的反復(fù)投切,不但會影響裝置的使用壽命,也會對系統(tǒng)的安全帶來隱患。2)電容器組串聯(lián)電抗器, 只能過濾特定次數(shù)的諧波,(如3次、5次或7次諧波)而對其他次數(shù)的諧波可能還會有放大作用。3)當(dāng)與系統(tǒng)參數(shù)吻合時,有發(fā)生系統(tǒng)諧振的危險,影響系統(tǒng)的安全運行。另一種靜止無功補償裝置是除并聯(lián)電容器外,再在系統(tǒng)中并聯(lián)一晶閘管與空心電抗器串聯(lián)回路。通過調(diào)整該回路的電流值,來調(diào)整總的補償容量。其缺點是晶閘管的調(diào)整可給系統(tǒng)帶來新的諧波分量。有源無功補償和有源濾波裝置也得到廣泛應(yīng)用,但目前市場上流行的產(chǎn)品,大多是用大功率半導(dǎo)體元件產(chǎn)生一個將方波電壓經(jīng)過疊加,構(gòu)造出近似的正弦波電壓,在通過連接電抗器,接入電網(wǎng),構(gòu)成各種形式的逆變器。這些逆變器在構(gòu)成正弦波的過程中,疊加的層數(shù)不會過高,且會存在一定的諧波。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,該補償裝置采用電流補償?shù)脑?,能夠補償無功電流和治理諧波電流,不僅結(jié)構(gòu)簡單,而且計算速度快,實時性好、抗干擾能力強。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,包括控制器、主繞組和三個補償繞組,所述三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心上;所述主繞組與負(fù)載并聯(lián),所述三個補償繞組分別連接有IGBT模塊,每個IGBT模塊的后端分別連接有直流電容器;在主繞組并聯(lián)節(jié)點的前端和后端分別串聯(lián)有電源側(cè)電流互感器和負(fù)載側(cè)電流互感器,所述電源側(cè)電流互感器和負(fù)載側(cè)電流互感器的信號線分別與控制器連接;所述主繞組的并聯(lián)節(jié)點上還連接有電壓互感器,所述電壓互感器的信號線與控制器連接;所述IGBT模塊的控制端分別與控制器連接。上述三個補償繞組分別是無功補償繞組、偶次諧波補償繞組和奇次諧波補償繞組。上述控制器由相互連接的單片機(jī)DSP和FPGA構(gòu)成;所述單片機(jī)DSP分別連接電源側(cè)電流互感器和負(fù)載側(cè)電流互感器;所述FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。[0010]上述的單片機(jī)DSP還連接有液晶顯示屏。上述主繞組的一端連接于電源與負(fù)載之間,另一端接地。本實用新型采用控制器聯(lián)合控制的模式,計算速度快、反應(yīng)速度快、實時性好、抗干擾能力強,隨時根據(jù)運行參數(shù)決定三個繞組的補償策略。

圖1是本實用新型的原理示意圖;圖2是主繞組3A和三個補償繞組之間的繞制結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本實用新型的控制圖。其中1為電源側(cè)電流互感器;2為負(fù)載側(cè)電流互感器;3為補償變壓器;3A為補償變壓器主繞組;3a為無功補償繞組;北為偶次諧波治理繞組;3c為奇次諧波治理繞組;6是鐵心;如,仙,如分別為各繞組的IGBT模塊;fe,5b,5c分別是與IGBT連接的直流電容器;7 是電壓互感器;8是控制器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1,本實用新型的該種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,包括控制器8、主繞組3A和三個補償繞組。其中三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心6上 (如圖2所示),形成一個補償變壓器3。主繞組與負(fù)載并聯(lián)即主繞組3A的一端連接于電源與負(fù)載之間,另一端接地。三個補償繞組分別連接有IGBT模塊(如圖中的如,仙,如),每個IGBT模塊的后端分別連接有直流電容器(如圖中的5ajb,5c);在主繞組3A并聯(lián)節(jié)點的前端和后端分別串聯(lián)有電源側(cè)電流互感器1和負(fù)載側(cè)電流互感器2,電源側(cè)電流互感器1和負(fù)載側(cè)電流互感器2的信號線分別與控制器8連接。主繞組3A的并聯(lián)節(jié)點上還連接有電壓互感器7,電壓互感器7的信號線與控制器8連接;IGBT模塊的控制端分別與控制器8連接。參見圖3,本實用新型的控制器8由相互連接的單片機(jī)DSP和FPGA構(gòu)成;其中單片機(jī)DSP分別連接電源側(cè)電流互感器1和負(fù)載側(cè)電流互感器2 ;FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。這種控制器可預(yù)先設(shè)置控制方案和控制指標(biāo)。并且單片機(jī)DSP還連接有液晶顯示屏,有顯示控制方案、運行結(jié)果和運行過程的功能。如圖所示,本實用新型的三個補償繞組分別是無功補償繞組3a、偶次諧波補償繞組北和奇次諧波補償繞組3c。這三個補償繞組各自的功能可通過控制器8進(jìn)行自動切換。本實用新型的工作過程如下控制器8接受來自電源側(cè)的電流互感器的信號和來自負(fù)載側(cè)的電流互感器的信號,對信號進(jìn)行分析,計算出諧波成分,諧波量(各次諧波的幅值和相位)以及無功分量等, 根據(jù)預(yù)置控制方案,確定補償和治理算法。在由控制器8輸出PWM信號,送給每個IGBT模塊的控制端,控制各補償繞組的輸出電流,使其按控制方案要求的頻率、幅值和相位輸出, 此補償電流會由主繞組3A注入線路,達(dá)到無功補償和諧波治理的目的。綜上所述,本實用新型采用電流控制的原理,主要補償無功電流和治理諧波電流。 由于既檢測負(fù)載側(cè)的電流有檢測電源側(cè)的電流,因此屬于閉環(huán)控制和治理。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單,運行穩(wěn)定的優(yōu)勢。
權(quán)利要求1.一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,其特征在于包括控制器(8)、 主繞組(3A)和三個補償繞組,所述三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心(6)上;所述主繞組與負(fù)載并聯(lián),所述三個補償繞組分別連接有IGBT模塊,每個IGBT模塊的后端分別連接有直流電容器;在主繞組(3A)并聯(lián)節(jié)點的前端和后端分別串聯(lián)有電源側(cè)電流互感器(1) 和負(fù)載側(cè)電流互感器O),所述電源側(cè)電流互感器⑴和負(fù)載側(cè)電流互感器⑵的信號線分別與控制器(8)連接;所述主繞組(3A)的并聯(lián)節(jié)點上還連接有電壓互感器(7),所述電壓互感器(7)的信號線與控制器(8)連接;所述IGBT模塊的控制端分別與控制器(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,其特征在于所述三個補償繞組分別是無功補償繞組(3a)、偶次諧波補償繞組(3b)和奇次諧波補償繞組(3c)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,其特征在于所述控制器(8)由相互連接的單片機(jī)DSP和FPGA構(gòu)成;所述單片機(jī)DSP分別連接電源側(cè)電流互感器(1)和負(fù)載側(cè)電流互感器O);所述FPGA連接分別各IGBT模塊的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,其特征在于所述的單片機(jī)DSP還連接有液晶顯示屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,其特征在于所述主繞組(3A)的一端連接于電源與負(fù)載之間,另一端接地。
專利摘要本實用新型涉及一種電流控制型有源諧波治理和有源無功補償裝置,包括控制器、主繞組和三個補償繞組,三個補償繞組與主繞組繞制在同一個鐵心上;主繞組與負(fù)載并聯(lián),三個補償繞組分別連接有IGBT模塊,每個IGBT模塊的后端分別連接有直流電容器;在主繞組并聯(lián)節(jié)點的前端和后端分別串聯(lián)有電源側(cè)電流互感器和負(fù)載側(cè)電流互感器,電源側(cè)電流互感器和負(fù)載側(cè)電流互感器的信號線分別與控制器連接;主繞組的并聯(lián)節(jié)點上還連接有電壓互感器,電壓互感器的信號線與控制器連接;IGBT模塊的控制端分別與控制器連接。本實用新型采用控制器聯(lián)合控制的模式,計算速度快、反應(yīng)速度快、實時性好、抗干擾能力強,隨時根據(jù)運行參數(shù)決定三個繞組的補償策略。
文檔編號H02J3/01GK202127244SQ20112024520
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者張航生 申請人:張航生
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