一種大容量靜止無功補償裝置控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大容量靜止無功補償裝置控制器，包括濾波模塊、CPU模塊、同步及脈沖模塊，CPU模塊與濾波模塊、同步及脈沖模塊、I/0模塊相連，電流采集模塊、電壓采集模塊與濾波模塊相連接，所述的濾波模塊采用寬頻帶雙二次型帶通濾波器，所述的同步及脈沖模塊由同步過零點檢測電路及脈沖發(fā)生電路組成；通過采集電網(wǎng)電壓信號、電網(wǎng)進(jìn)線電流信號、負(fù)荷電流信號及濾波支路投切信號進(jìn)線無功功率計算，以含有角度信息脈沖的形式發(fā)送出去。本實用新型的優(yōu)點是：提高了設(shè)備的響應(yīng)速度，又提高了設(shè)備的跟蹤精度，更好的治理無功沖擊、電壓波動及閃變、減小無功波動及線路損耗、提高用戶電能質(zhì)量及經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種大容量靜止無功補償裝置控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種適用于大容量以上的配電系統(tǒng)的無功補償裝置控制器，尤其涉及一種大容量靜止無功補償裝置控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著鋼鐵、冶金行業(yè)中的電弧爐、電石爐、中頻爐等冶煉設(shè)備和初軋機、連軋機、精軋機等軋制設(shè)備，化工、造紙行業(yè)中的電解槽、大功率交直流電機，石油開采業(yè)的鉆井平臺，汽車、機車制造業(yè)的大功率直流電機、電焊、電噴裝置等這些大功率沖擊性負(fù)荷在電網(wǎng)中的不斷增加，由于它們經(jīng)常性地起動、停止，不但會向電網(wǎng)中注入大量的高頻諧波，還會引起三相供電不平衡，電壓發(fā)生較大幅度的波動，危及電網(wǎng)上其它用電設(shè)備的使用安全。與此同時，這些大功率沖擊性負(fù)荷中有些負(fù)荷消耗大量的無功功率，需要從發(fā)電端傳輸非常大的無功電流，這不僅會導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)和電壓的下降，還會使電網(wǎng)損耗大大增加，給供電方造成較大的經(jīng)濟損失，也降低了供電質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致事故的發(fā)生，已造成公害。近年發(fā)展起來的靜止無功補償裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地應(yīng)用于冶金、采礦和電氣化鐵路等沖擊性負(fù)荷的補償上。這種裝置在調(diào)節(jié)快速性、功能多樣性、工作可靠性以及投資和運行費用的經(jīng)濟性等方面都比同步調(diào)相機有明顯的優(yōu)點，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效益，因而在國內(nèi)外得到較快的發(fā)展與實際應(yīng)用。
[0003]近年來隨著社會的進(jìn)步及現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷呈現(xiàn)大型化、集中化的特點，如某些企業(yè)的loot電弧爐/10t精煉爐母線、50t電弧爐/50t精煉爐/2X40t電弧爐/2X40t精煉爐母線、120t精煉爐/10t電弧爐母線及90t超高功率電爐/90t精煉爐/2xl20t精煉爐母線，負(fù)荷向著大型化、集中化的方向發(fā)展，就要求SVC設(shè)備跟隨技術(shù)的進(jìn)步向大容量方向發(fā)展。
[0004]傳統(tǒng)的大容量靜止無功補償裝置已經(jīng)解決了散熱方式及功率器件容量等問題，但在實際運行中還存在以下一些問題:
[0005]首先，存在跟蹤速度和精度的問題，當(dāng)控制器采集系統(tǒng)電壓、電流作為無功計算參考值時，不能把負(fù)荷電流作為無功計算參考值，無法有效跟蹤負(fù)荷的變化速度。當(dāng)控制器采集系統(tǒng)電壓、負(fù)荷電流作為無功計算參考值時，不能將系統(tǒng)電流作為無功計算參考值，無法提高補償精度。所以不能簡單的采集單個的電流量來作為技術(shù)依據(jù)。其次，對于大容量靜止無功補償裝置，頻率變化對其無功補償精度有較大影響。第三，經(jīng)過控制方式及硬件的優(yōu)化能夠提高補償精度及速度，但由于系統(tǒng)電壓的波動、設(shè)備本身參數(shù)的變化及信號采集環(huán)節(jié)的誤差使設(shè)備終究會存在一定的誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種大容量靜止無功補償裝置控制器，提聞跟蹤精度，減小誤差。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種大容量靜止無功補償裝置控制器，包括濾波模塊、CPU模塊、同步及脈沖模塊、I/o模塊，CPU模塊與濾波模塊、同步及脈沖模塊、I/O模塊相連，還包括電壓采集模塊、電流采集模塊，電流采集模塊、電壓采集模塊與濾波模塊相連接，所述的濾波模塊采用寬頻帶雙二次型帶通濾波器，所述的同步及脈沖模塊由同步過零點檢測電路及脈沖發(fā)生電路組成；通過采集電網(wǎng)電壓信號、電網(wǎng)進(jìn)線電流信號、負(fù)荷電流信號及濾波支路投切信號進(jìn)線無功功率計算，以含有角度信息脈沖的形式發(fā)送出去，控制配套設(shè)備實現(xiàn)無功補償。
[0009]所述的濾波模塊由放大器LF335及電阻、電容組成，電路原理結(jié)構(gòu)如下:
[0010]輸入端與電阻Rl連接，Rl電阻另一端電位器RWl連接，電位器RWl另一端分別與電位器RW2 —端、電阻R2 —端、電容Cl 一端、放大器LF3531反向輸入端相連，電位器RW2另一端分別與電容C2 —端、放大器LF3532輸入端相連，電容C2另一端、放大器LF3532反向輸入端與電阻R6 —端相連，放大器LF3532同向輸入端接地，電阻R2另一端與電阻R3 —端連接，電阻R3另一端、電容Cl另一端、放大器LF3531輸出端與電阻R4 —端連接，放大器LF3531同向輸入端接地；電阻R4另一端分別與電阻R5 —端、放大器LF3533反向輸入端連接，放大器LF3533同向輸入端接地，放大器LF3533輸出端、電阻R5另一端、電阻R6另一端與電阻R7 —端相連，電阻R7另一端分別與電位器RW3 —端、電阻R8 —端、電容C3 —端、放大器LF3534反向輸入端相連，電阻R8另一端通過電阻R9與電阻RlO —端相連，電阻RlO一端還與電容C3另一端、放大器LF3534輸出端相連，放大器LF3534的同向輸入端接地，電阻RlO另一端分別與電阻R12 —端、放大器LF3536反向輸入端相連,放大器LF3536的同向輸入端接地，電位器RW3另一端與電容C4 一端、放大器LF3535輸出端相連，放大器LF3535同向輸入端接地，放大器LF3535反向輸入端、電容C4另一端與電阻Rll —端相連，電阻Rll另一端、電阻Rl2另一端、放大器LF3536輸出端連接輸出。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0012]采用硬件電路尤其是濾波模塊采用寬頻帶濾波器，極大降低頻率變化對信號采集的影響，適應(yīng)頻率范圍是50±0.2Hz,進(jìn)一步提聞跟蹤精度。提聞了設(shè)備的響應(yīng)速度，又提聞了設(shè)備的跟蹤精度，更好的治理無功沖擊、電壓波動及閃變、減小無功波動及線路損耗、提高用戶電能質(zhì)量及經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是控制器結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2是控制器程序流程圖。
[0015]圖3是濾波模塊電路圖。
[0016]圖4是同步及脈沖模塊電路圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本實用新型的實施不限于以下的實施方式。
[0018]見圖1-圖4，一種大容量靜止無功補償裝置控制器，包括濾波模塊、CPU模塊、同步及脈沖模塊、I/o模塊，CPU模塊與濾波模塊、同步及脈沖模塊、I/O模塊相連，還包括電壓采集模塊、電流采集模塊，電流采集模塊、電壓采集模塊與濾波模塊相連接，所述的濾波模塊采用寬頻帶雙二次型帶通濾波器，所述的同步及脈沖模塊由同步過零點檢測電路及脈沖發(fā)生電路組成；通過采集電網(wǎng)電壓信號、電網(wǎng)進(jìn)線電流信號、負(fù)荷電流信號及濾波支路投切信號進(jìn)線無功功率計算，以含有角度信息脈沖的形式發(fā)送出去，控制配套設(shè)備實現(xiàn)無功補償。
[0019]其中，濾波模塊由放大器LF335及電阻、電容組成，見圖3，電路原理結(jié)構(gòu)如下:
[0020]輸入端與電阻Rl連接，Rl電阻另一端電位器RWl連接，電位器RWl另一端分別與電位器RW2 —端、電阻R2 —端、電容Cl 一端、放大器LF3531反向輸入端相連，電位器RW2另一端分別與電容C2 —端、放大器LF3532輸入端相連，電容C2另一端、放大器LF3532反向輸入端與電阻R6 —端相連，放大器LF3532同向輸入端接地，電阻R2另一端與電阻R3 —端連接，電阻R3另一端、電容Cl另一端、放大器LF3531輸出端與電阻R4 —端連接，放大器LF3531同向輸入端接地；電阻R4另一端分別與電阻R5 —端、放大器LF3533反向輸入端連接，放大器LF3533同向輸入端接地，放大器LF3533輸出端、電阻R5另一端、電阻R6另一端與電阻R7 —端相連，電阻R7另一端分別與電位器RW3 —端、電阻R8 —端、電容C3 —端、放大器LF3534反向輸入端相連，電阻R8另一端通過電阻R9與電阻RlO—端相連，電阻RlO一端還與電容C3另一端、放大器LF3534輸出端相連，放大器LF3534的同向輸入端接地，電阻RlO另一端分別與電阻R12 —端、放大器LF3536反向輸入端相連,放大器LF3536的同向輸入端接地，電位器RW3另一端與電容C4 一端、放大器LF3535輸出端相連，放大器LF3535同向輸入端接地，放大器LF3535反向輸入端、電容C4另一端與電阻Rll —端相連，電阻Rll另一端、電阻Rl2另一端、放大器LF3536輸出端連接輸出。
[0021]采集電網(wǎng)電壓信號、電網(wǎng)進(jìn)線電流信號、負(fù)荷電流信號及濾波支路投切信號進(jìn)線無功功率計算，根據(jù)負(fù)荷生產(chǎn)情況采取不同的計算方法和控制策略，區(qū)分識別負(fù)載情況與空載情況，分別采用采集負(fù)荷與采集系統(tǒng)電流的算法。硬件電路采用寬頻帶濾波器，極大降低頻率變化對信號采集的影響。加入偏移量慢速無功控制算法，有效降低空載損耗。
[0022]見圖2，控制算法采用區(qū)分識別負(fù)載情況與空載情況，分別采用采集負(fù)荷與采集系統(tǒng)電流的方法，即采用負(fù)荷算法與系統(tǒng)算法，根據(jù)負(fù)荷生產(chǎn)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效提高了設(shè)備的響應(yīng)速度，又提高了設(shè)備的空載補償精度。
[0023]在系統(tǒng)算法中加入了判斷系統(tǒng)無功剩余量的環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)無功大于零時，加入偏移量慢速無功控制算法，使系統(tǒng)無功趨近于零，這樣矯正了系統(tǒng)誤差，空載無功波動控制在容量0.5%以內(nèi)，提高了空載補償精度，提高空載功率因數(shù)，降低損耗。
[0024]設(shè)備在計算無功功率時只關(guān)心其基波含量，且負(fù)荷生產(chǎn)時產(chǎn)生的諧波分量通過AD采集進(jìn)入瞬時無功計算會引起無功計算的偏差，所以需要濾波電路濾除采集電壓、電流信號的諧波分量，使其只含有基波。圖3是由LF353及電阻、電容等器件組成寬頻帶雙二次型帶通濾波器，信號經(jīng)過電路左半部分進(jìn)行濾波處理，通過調(diào)整RW2可以調(diào)整輸入和輸出波形的相位差，后經(jīng)過電路右半部分進(jìn)行濾波處理，通過調(diào)整RW3和RWl可以調(diào)整輸入和輸出波形調(diào)成同幅值及同相位，使信號不受頻率變化的影響，提高采集精度。
[0025]見圖4，同步及脈沖模塊由同步過零點檢測電路及脈沖發(fā)生電路組成，由LM339等器件組成電壓比較電路完成過零點檢測功能，通過調(diào)整RWl使輸入?yún)⒖茧娢慌c信號過零點電位一致，當(dāng)信號過零時實現(xiàn)輸出波形的電平轉(zhuǎn)換，取上升沿作為同步信號，輸出50HZ的方波。脈沖發(fā)生電路信號通過74HC14進(jìn)行整形反向，再通過6N137進(jìn)行5V信號隔離，通過74HC07對信號進(jìn)行放大到24V脈沖并輸出。
[0026]通過現(xiàn)場試驗，負(fù)荷為10t電弧爐/10t精煉爐，SVC補償容量為110MVAR，空載功率因數(shù)提高至0.92左右，空載無功輸出降低至0.4MVAR，且指標(biāo)不隨頻率變化發(fā)生明顯變化，所以與原有技術(shù)有顯著提高。
[0027]本實用新型的優(yōu)點是:
[0028]1、采用硬件電路采用寬頻帶濾波器，極大降低頻率變化對信號采集的影響，適應(yīng)頻率范圍是50 ± 0.2Hz，進(jìn)一步提高跟蹤精度。
[0029]2、根據(jù)負(fù)荷生產(chǎn)情況采取不同的計算方法和控制策略，區(qū)分識別負(fù)載情況與空載情況，分別采用采集負(fù)荷與采集系統(tǒng)電流的算法，提高控制器響應(yīng)速度至3ms，提高觸發(fā)精度至0.1電角度。
[0030]3、加入偏移量慢速無功控制算法，提高跟蹤穩(wěn)定性，空載無功波動控制在容量
0.5%以內(nèi)，有效降低空載無功波動。
[0031]提高了設(shè)備的響應(yīng)速度，提高了設(shè)備的跟蹤精度，更好的治理無功沖擊、電壓波動及閃變、減小無功波動及線路損耗、提高用戶電能質(zhì)量及經(jīng)濟效益。
【權(quán)利要求】
1.一種大容量靜止無功補償裝置控制器，包括濾波模塊、CPU模塊、同步及脈沖模塊、I/o模塊，CPU模塊與濾波模塊、同步及脈沖模塊、I/O模塊相連，其特征在于，還包括電壓采集模塊、電流采集模塊，電流采集模塊、電壓采集模塊與濾波模塊相連接，所述的濾波模塊采用寬頻帶雙二次型帶通濾波器，所述的同步及脈沖模塊由同步過零點檢測電路及脈沖發(fā)生電路組成；通過采集電網(wǎng)電壓信號、電網(wǎng)進(jìn)線電流信號、負(fù)荷電流信號及濾波支路投切信號進(jìn)線無功功率計算，以含有角度信息脈沖的形式發(fā)送出去，控制配套設(shè)備實現(xiàn)無功補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量靜止無功補償裝置控制器，其特征在于，所述的濾波模塊由放大器LF335及電阻、電容組成，電路原理結(jié)構(gòu)如下: 輸入端與電阻Rl連接，Rl電阻另一端電位器RWl連接，電位器RWl另一端分別與電位器RW2 —端、電阻R2 —端、電容Cl 一端、放大器LF3531反向輸入端相連，電位器RW2另一端分別與電容C2—端、放大器LF3532輸入端相連，電容C2另一端、放大器LF3532反向輸入端與電阻R6 —端相連，放大器LF3532同向輸入端接地，電阻R2另一端與電阻R3 —端連接，電阻R3另一端、電容Cl另一端、放大器LF3531輸出端與電阻R4 —端連接，放大器LF3531同向輸入端接地；電阻R4另一端分別與電阻R5 —端、放大器LF3533反向輸入端連接，放大器LF3533同向輸入端接地，放大器LF3533輸出端、電阻R5另一端、電阻R6另一端與電阻R7 —端相連，電阻R7另一端分別與電位器RW3 —端、電阻R8 —端、電容C3 —端、放大器LF3534反向輸入端相連，電阻R8另一端通過電阻R9與電阻RlO —端相連，電阻RlO —端還與電容C3另一端、放大器LF3534輸出端相連，放大器LF3534的同向輸入端接地，電阻RlO另一端分別與電阻R12 —端、放大器LF3536反向輸入端相連,放大器LF3536的同向輸入端接地，電位器RW3另一端與電容C4 一端、放大器LF3535輸出端相連，放大器LF3535同向輸入端接地，放大器LF3535反向輸入端、電容C4另一端與電阻Rll —端相連，電阻Rll另一端、電阻R12另一端、放大器LF3536輸出端連接輸出。
【文檔編號】H02J3/18GK203984000SQ201420366213
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】張玉良, 張三勇, 孫國榮, 張津銘, 李雨林, 蔡孝剛, 孫耀輝, 錢振國, 范洪剛, 楊磊, 關(guān)微, 朱成元, 朱丹, 陳明非, 張瑞, 郭洪月, 呂海燕, 郭春祥 申請人:遼寧立德電力電子股份有限公司