本實(shí)用新型屬于配電網(wǎng)無功補(bǔ)償與諧波治理設(shè)備的性能檢驗(yàn)領(lǐng)域，涉及諧波與無功發(fā)生裝置，尤其涉及一種集中控制的諧波與無功發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

目前，電能質(zhì)量問題已經(jīng)得到了社會(huì)各界的普遍關(guān)注，大量的科研人員及企業(yè)投身于電能質(zhì)量治理的研究。出現(xiàn)了大量的電能質(zhì)量治理設(shè)備，還有很多的其它定制電力系統(tǒng)裝置，解決特定工況下的電能質(zhì)量問題。這些技術(shù)的發(fā)展，均得益于電力電子器件及相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展。正是由于這一技術(shù)的成熟，使得電能質(zhì)量治理設(shè)備迅速發(fā)展并達(dá)到井噴期。

電能質(zhì)量問題的突出及電能質(zhì)量治理設(shè)備的發(fā)展進(jìn)而對(duì)電力設(shè)備測(cè)試手段提出了挑戰(zhàn)。為更加全面的測(cè)試電能質(zhì)量治理設(shè)備的性能，我們有必要研究諧波與無功發(fā)生裝置，尤其注意其的智能性、可靠性、簡(jiǎn)易性。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于諧波與無功發(fā)生裝置的研究并不系統(tǒng)，也沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種集中控制的諧波與無功發(fā)生裝置，能夠在寬電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出多種電能質(zhì)量問題，采用同一控制器控制，根據(jù)需要自動(dòng)分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發(fā)生器之間的協(xié)調(diào)問題，簡(jiǎn)化了用戶操作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下方案：

集中控制的諧波與無功發(fā)生裝置，包括無功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器、高 次諧波發(fā)生器、斷路器、電流傳感器、電壓傳感器以及控制裝置；無功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器、高次諧波發(fā)生器分別通過斷路器接入電網(wǎng)，控制裝置通過數(shù)字量接口通道與各斷路器連接實(shí)現(xiàn)斷路器分合操作；控制裝置通過電壓傳感器連接電網(wǎng)采集系統(tǒng)電壓，控制裝置通過分別通過電流傳感器連接無功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器、高次諧波發(fā)生器采集發(fā)生器反饋電流。

進(jìn)一步，所述的無功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器和高次諧波發(fā)生器采用三相四線制連接到電網(wǎng)，每相裝置的一端通過連接電抗器、啟動(dòng)電阻、旁路開關(guān)接入系統(tǒng)，另一端相互連接，接至系統(tǒng)中線。

進(jìn)一步，所述的無功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器和高次諧波發(fā)生器均采用IGBT構(gòu)成的H橋功率單元級(jí)聯(lián)的形式。

進(jìn)一步，所述控制裝置由控制器、觸摸屏以及遠(yuǎn)程操作終端組成，控制器與觸摸屏連接，遠(yuǎn)程操作終端通過工業(yè)以太網(wǎng)與控制器連接。

進(jìn)一步，所述控制裝置采用ARM單片機(jī)和FPGA為核心控制器。

進(jìn)一步，所述功發(fā)生器、低次諧波發(fā)生器和高次諧波發(fā)生器通過RS485接口與觸摸屏連接，遠(yuǎn)程操作終端通過工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)發(fā)生裝置進(jìn)行操作和控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1.本實(shí)用新型能夠在寬電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出無功、諧波、零序和負(fù)序電流，模擬電流暫降、閃變等電能質(zhì)量問題。

2諧波與無功發(fā)生器采用同一控制器控制，根據(jù)需要自動(dòng)分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發(fā)生器之間的協(xié)調(diào)問題，簡(jiǎn)化了用戶操作。

3.發(fā)生裝置可以通過遠(yuǎn)程操作終端實(shí)現(xiàn)所有的操作和控制，工業(yè)以太網(wǎng)高速通信，開放通信協(xié)議，方便與各種系統(tǒng)連接。

4.諧波與無功發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模塊化、積木式擴(kuò)展并聯(lián)結(jié)構(gòu)，方便擴(kuò)容； 控制裝置也為模塊化設(shè)計(jì)，可方便的通過配置不同數(shù)量的板卡來實(shí)現(xiàn)對(duì)更多發(fā)生器的協(xié)調(diào)控制，靈活性好，適應(yīng)性好。

進(jìn)一步，單發(fā)生器采用功率單元級(jí)聯(lián)技術(shù)，避免在不同電壓等級(jí)使用切換的問題，去掉連接變壓器，降低了損耗。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型裝置示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中發(fā)生器拓?fù)涫疽鈭D；

圖3為本實(shí)用新型中控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本公開參照附圖進(jìn)行進(jìn)一步說明。特別聲明，以下的描述本質(zhì)上只是起到了宏觀解釋和實(shí)例說明的作用，絕不對(duì)本公開及其應(yīng)用或使用進(jìn)行任何限制。除非另外特別說明，否則，在實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置以及數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值并不限制本公開的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和裝置可能不被詳細(xì)討論，但在適當(dāng)?shù)那闆r下意在成為說明書的一部分。

如圖1所示，集中控制的諧波與無功發(fā)生裝置包括無功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1、高次諧波發(fā)生器SHG2、斷路器QF1～QF3、電流傳感器CT1～CT3、電壓傳感器PT以及其控制裝置。無功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1、高次諧波發(fā)生器SHG2分別通過斷路器QF1～QF3接入電網(wǎng)，控制裝置通過數(shù)字量接口通道與各斷路器連接實(shí)現(xiàn)斷路器分合操作；控制裝置通過電壓傳感器PT連接電網(wǎng)采集系統(tǒng)電壓，控制裝置分別通過電流傳感器CT1～CT3連接無功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1、高次諧波發(fā)生器SHG2采集發(fā) 生器反饋電流。

如圖2所示，無功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1、高次諧波發(fā)生器SHG2均采用IGBT構(gòu)成的H橋功率單元級(jí)聯(lián)的形式。

無功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1、高次諧波發(fā)生器SHG2均采用三相四線制連接。每相裝置的一端通過連接電抗器、啟動(dòng)電阻、旁路開關(guān)接入電網(wǎng)，另一端相互連接，接至系統(tǒng)中線。諧波與無功發(fā)生器采用同一控制器控制，根據(jù)需要分配無功與諧波的容量比，避免了諧波與無功發(fā)生器之間的協(xié)調(diào)問題，簡(jiǎn)化了用戶操作。

控制裝置由控制器、觸摸屏以及可選的遠(yuǎn)程操作終端組成；控制器與觸摸屏連接，遠(yuǎn)程操作終端通過工業(yè)以太網(wǎng)與控制器連接。

功發(fā)生器SVGS、低次諧波發(fā)生器SHG1和高次諧波發(fā)生器SHG2通過RS485接口與觸摸屏連接，遠(yuǎn)程操作終端通過工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)發(fā)生裝置進(jìn)行操作和控制。控制裝置采用ARM單片機(jī)和FPGA為核心控制器。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖3為每臺(tái)裝置的內(nèi)部連線，采樣板對(duì)系統(tǒng)電壓電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、將信號(hào)進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換和濾波，然后再通過母板送到主控板上，主控板的核心器件由ARM+FPGA組成，對(duì)信號(hào)分析做出處理，對(duì)各功率單元進(jìn)行控制，使功率變換器輸出需要的波形。其中ARM主要完成控制算法中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的后期處理(FFT)、通信及系統(tǒng)外圍電路的擴(kuò)展功能；FPGA則是完成數(shù)據(jù)的采樣、主要控制算法、PWM脈沖信號(hào)的產(chǎn)生等功能、光纖通信等。光纖通訊板完成主控板與H橋功率單元的通訊；遠(yuǎn)程操作終端或觸摸屏接收用戶的控制指令(運(yùn)行、停止、急停等)以及相關(guān)的控制參數(shù)，通過通信的方式將相關(guān)信息傳送給主控板?？刂蒲b置還對(duì)各部件的狀態(tài)(如各個(gè)功率單元、電抗器、風(fēng)機(jī)等)進(jìn)行監(jiān) 控，提供故障診斷信息，實(shí)現(xiàn)故障的報(bào)警和保護(hù)。

在本實(shí)用新型具體實(shí)例中，初始狀態(tài)，所有的開關(guān)都處于斷開狀態(tài)。

啟動(dòng)過程如下：

1)控制終端或就地設(shè)備向主控板發(fā)出啟動(dòng)命令；

2)板收到啟動(dòng)信號(hào)后，根據(jù)采樣板采樣的電壓，判斷當(dāng)前電壓等級(jí)；并且根據(jù)當(dāng)前電壓等級(jí)，載入預(yù)先設(shè)置的參數(shù)；

3)斷路器，旁路開關(guān)保持?jǐn)嚅_，發(fā)生器經(jīng)啟動(dòng)電阻進(jìn)行充電；

4)電壓達(dá)到設(shè)定值，主控板閉合旁路開關(guān)，啟動(dòng)發(fā)生器功率單元；

5)完成后，主控板向就地設(shè)備或者遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送就緒標(biāo)志；

試驗(yàn)過程如下：

1)控制終端或就地設(shè)備下發(fā)無功與諧波指令；

2)板收到電流指令，自動(dòng)通過光纖板分配到低次諧波發(fā)生器、高次諧波發(fā)生器與無功發(fā)生器；

3)發(fā)生器接收到指令后，發(fā)出對(duì)應(yīng)的諧波與無功；

停機(jī)過程如下：

1)控制終端或就地設(shè)備下發(fā)停機(jī)指令；

2)板接收到停機(jī)指令，通過光纖板將發(fā)生器輸出減小為0；

3)功率單元，分段開關(guān)。

本實(shí)用新型提供的諧波與無功發(fā)生裝置可應(yīng)用于電能質(zhì)量試驗(yàn)系統(tǒng)及其他電能質(zhì)量治理設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域。發(fā)生裝置可實(shí)現(xiàn)就地控制、遠(yuǎn)程控制，滿足高效、頻繁、長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試需求；具有處理各種非正常狀態(tài)和事件的能力。能模擬各類常見的電能質(zhì)量問題，可模擬基波、諧波、零序、負(fù)序等穩(wěn)態(tài)電流波形，且可產(chǎn)生電流暫降、閃變等暫態(tài)電流波形；自動(dòng)識(shí)別母線電壓等級(jí)，自動(dòng)調(diào)整對(duì)應(yīng) 的控制參數(shù)，簡(jiǎn)化操作，方便用戶使用；采用統(tǒng)一控制裝置控制，避免分立式控制裝置之間相互協(xié)調(diào)問題，克服了多個(gè)控制器之間的通信存在延時(shí)、易引發(fā)控制諧振以及容易受到干擾等缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)可靠性。根據(jù)用戶的指令自動(dòng)分配諧波與無功發(fā)生設(shè)備的出力，減少人工操作過程，同時(shí)輸出電流的波形靈活性更高；三相可統(tǒng)一調(diào)節(jié)也可獨(dú)立調(diào)節(jié)；工業(yè)以太網(wǎng)通信接口，開放式通信協(xié)議，方便與操作客戶機(jī)或服務(wù)器互聯(lián)。

以上所描的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍。凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所做的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。