一種無功補(bǔ)償裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無功補(bǔ)償裝置，包括執(zhí)行電路、采樣控制電路和觸發(fā)模塊，該執(zhí)行電路包括晶閘管單元及濾波電路單元，該采樣控制電路包括過零模塊、同步模塊和補(bǔ)償模塊，其中：該晶閘管單元連接過零模塊，也連接濾波電路單元并以此形成連接處，該連接處分別連接過零模塊和同步模塊，該晶閘管單元包括A、B、C三相晶閘管，該濾波電路單元包括第一、二、三電感及第一、二、三電容，采用這種結(jié)構(gòu)的無功補(bǔ)償裝置，不但能解決三相連續(xù)快速投切中的延時導(dǎo)通，影響補(bǔ)償效果和電流平衡度的技術(shù)問題，而且實(shí)現(xiàn)了接線簡單、占用空間小、節(jié)約成本以及補(bǔ)償特性好的有益效果。
【專利說明】一種無功補(bǔ)償裝置及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種無功補(bǔ)償裝置，尤其是指一種三相電容角外快速同步投切的無功補(bǔ)償裝置及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)面臨的主要問題是如何為用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的電能。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置已廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)，無功不足和諧波危害的矛盾也日益突出。因此無功補(bǔ)償和諧波抑制，對實(shí)現(xiàn)上述目的就顯得尤為重要了。
[0003]傳統(tǒng)使用的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，多數(shù)采用外三角連接方式，即三相共補(bǔ)電容組中，內(nèi)部已經(jīng)連接為三角形，并在上端串上電抗器、晶閘管，并經(jīng)熔斷器、斷路器到三相進(jìn)線端。這種接法由于其接線簡單，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。但是，這種接法采用傳統(tǒng)的投切策略時，存在原理性缺陷，簡單地說，就是在連續(xù)補(bǔ)償過程中，三相晶閘管導(dǎo)通不同步，總有一相晶閘管會有最大幾十秒的延時導(dǎo)通，嚴(yán)重影響補(bǔ)償效果和電流平衡度，例如:在現(xiàn)有的無功補(bǔ)償裝置中，普遍使用交流接觸器、磁保持繼電器或晶閘管，通過判斷端電壓實(shí)現(xiàn)的過零觸發(fā)，涌流較小。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，對于快速頻繁投切時，各相晶閘管的導(dǎo)通的不同步現(xiàn)象未做處理。雖然大多數(shù)情況下補(bǔ)償效果能達(dá)到要求，但在如汽車行業(yè)，負(fù)載變化十分劇烈，無功需求較大的條件下，采用傳統(tǒng)的過零投切是不能保證三相同步導(dǎo)通的。反而會因?yàn)槟骋幌鄬?dǎo)通滯后給系統(tǒng)帶來不平衡，引起較大的中線電流出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種無功補(bǔ)償裝置及其控制方法。
[0005]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)方案是:一種無功補(bǔ)償裝置，包括執(zhí)行電路、采樣控制電路和觸發(fā)模塊，該執(zhí)行電路包括晶閘管單元及濾波電路單元，該采樣控制電路包括過零模塊、同步模塊和補(bǔ)償模塊，其中:該晶閘管單元連接過零模塊，也連接濾波電路單元并以此形成連接處，該連接處分別連接過零模塊和同步模塊，該晶閘管單元包括A、B、C三相晶閘管,該濾波電路單兀包括第一、二、三電感及第一、二、三電容，其中第一電感的一端連接A相晶閘管的一端,而另一端分別連接第一、三電容的一端，同時第一電容的另一端與第二電容的一端連接，并以此形成串接處；第二電感的一端連接B相晶閘管的一端，而另一端連接該串接處，以及第三電感的一端連接C相晶閘管的一端，而另一端并聯(lián)第二、三電容的另一端。
[0006]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該連接處包括A1、B1、C1相連接處，其中:A相晶閘管連接第一電感的連接部為Al連接處、B相晶閘管連接第二電感的連接部為BI連接處，以及C相晶閘管連接第三電感的連接部為Cl連接處。
[0007]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選,該Al、B1、Cl連接處連接于過零模塊,也連接于同步模塊。
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該同步模塊還連接過零模塊。
[0009]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該過零模塊、同步模塊以及補(bǔ)償模塊分別具有信號輸出端，各信號輸出端在相互連接時，也與觸發(fā)模塊連接。
[0010]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)方案是:一種無功補(bǔ)償裝置的控制方法，包括:
步驟一:補(bǔ)償模塊接收信號并發(fā)出投切信號至觸發(fā)模塊；
步驟二:過零模塊對晶閘管單元兩端電壓進(jìn)行采樣獲得過零信號；
步驟三:同步模塊發(fā)出同步信號及采集該連接處傳來的殘壓信息，將未同步信息和導(dǎo)通狀況反饋至觸發(fā)模塊，
步驟四:觸發(fā)模塊對接收的信號進(jìn)行運(yùn)算并給出最佳觸發(fā)信號，藉此實(shí)現(xiàn)無需等待電容放電后導(dǎo)通的三相晶閘管同步導(dǎo)通。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該補(bǔ)償模塊接受過零模塊信號及同步模塊信號進(jìn)行隔離后發(fā)出投切信號至濾波電路單元，再經(jīng)分析判斷發(fā)出投切有效信號至觸發(fā)模塊。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該同步模塊是在過零模塊采樣基礎(chǔ)上采集所述連接處電壓信號，再經(jīng)過零模塊的門閾值區(qū)域得出高于/低于門閾值殘壓信息。
[0013]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該連接處電壓信號采集，利用了光耦開關(guān)特性對電容兩端超過門閾值電壓區(qū)域輸出有效電平，在未同步狀態(tài)下對過零信號進(jìn)行判斷得出A、B、C三相晶閘管的導(dǎo)通狀況的信號并發(fā)送至觸發(fā)模塊。
[0014]在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選，該觸發(fā)模塊接收投入信號以及不同步信號，開通A、B、C三相晶閘管中對應(yīng)相上的晶閘管，待同步模塊反饋同步信號時，結(jié)合過零信號給出A、B、C三相晶閘管觸發(fā)信號。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的效果是:通過補(bǔ)償模塊接收及發(fā)出投切信號至觸發(fā)模塊，過零模塊對晶閘管兩端電壓進(jìn)行采集得到可觸發(fā)的過零時間區(qū)域，保證無涌流；再由同步模塊得出同步信號及電容殘壓信息，將未同步信息和導(dǎo)通情況反饋至觸摸模塊；最后由觸發(fā)模塊接收以上信號后決策出最佳觸發(fā)信號，藉此達(dá)成了無需等待電容放電后導(dǎo)通的三相同步導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了接線簡單、占用空間小、節(jié)約成本以及補(bǔ)償特性好的良好效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中晶閘管電流矢量分區(qū)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例控制方法的工作流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]請參閱圖1，并結(jié)合參閱圖2所示，本發(fā)明提供了一種無功補(bǔ)償裝置，該裝置包括執(zhí)行電路10、采樣控制電路20以及觸發(fā)模塊30，所述觸發(fā)模塊30連接該采樣控制電路20，該采樣控制電路20則與該執(zhí)行電路10連接，其中:
該執(zhí)行電路10包括晶閘管單元11及濾波電路單元12,該晶閘管單元11連接過零模塊21，也連接濾波電路單元12并以此形成連接處(未圖識)，該連接處分別連接過零模塊21和同步模塊22，其中:所述晶閘管單元11包括A、B、C三相晶閘管(如TR1、TR2和TR3)，所述濾波電路單元12包括L1、L2、L3三相電感及Cl、C2、C3三電容，在本實(shí)施例中，LI為第一電感、L2為第二電感、L3為第三電感以及Cl為第一電容、C2為第二電容、C3為第三電容，所述第一電感的一端連接A相晶閘管一端，該第一電感另一端分別連接(并聯(lián))第一、第三電容的一端，同時第一電容的另一端與第二電容的一端連接(串聯(lián))并以此形成串接處(未標(biāo)識)；所述第二電感的一端連接B相晶閘管一端，該第二電感另一端則連接所述串接處，以及所述第三電感的一端連接C相晶閘管一端，該第三電感另一端分別連接(并聯(lián))第二電容及第三電容的另一端，藉此便完成了三電容的三角接法，從而可有效縮減產(chǎn)品占用空間；
該采樣控制電路20包括過零模塊21、同步模塊22以及補(bǔ)償模塊23，其中:過零模塊21與同步模塊22連接，同時過零模塊21、同步模塊22以及補(bǔ)償模塊23相互連接并向觸發(fā)模塊30傳遞信號；在本實(shí)施例中，所述連接處(未圖識)實(shí)際是A相晶閘管與第一電感連接的A相連接處、B相晶閘管與第二電感連接的B相連接處，以及C相晶閘管與第三電感連接的C相連接處，該A、B、C相連接處均連接(并聯(lián))于過零模塊21，同時也都連接(并聯(lián))于同步模塊22，通過上述電路的優(yōu)化，解決了三相晶閘管導(dǎo)通不同步的技術(shù)問題。
[0021]請?jiān)賲㈤唸D1并結(jié)合參閱圖3所示，本發(fā)明提供了一種無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其中:該方法包括:
結(jié)合過零模塊21和同步模塊22經(jīng)觸發(fā)模塊30獲得觸發(fā)信號，實(shí)現(xiàn)共補(bǔ)三相同步過零導(dǎo)通，當(dāng)接收到補(bǔ)償模塊23投切信號時，過零模塊21對A、B、C三相晶閘管兩端電壓進(jìn)行采樣獲得過零信號，同步模塊22對A、B、C相連接處的電壓信號進(jìn)行同步分析得到電容殘壓，經(jīng)分析如存在某相電容高于門閾值時，對應(yīng)給出一組無過零觸發(fā)信號且其晶閘管導(dǎo)通，待同步分析電容殘壓低于門閾值后，結(jié)合過零給出三相脈沖信號。
[0022]在本發(fā)明實(shí)施例中，補(bǔ)償模塊23接受信號進(jìn)行隔離后投切信號，如:當(dāng)需要投入電容組時，發(fā)出投入有效信號至觸發(fā)模塊30。當(dāng)需要切除電容組時，發(fā)出切除有效信號至觸發(fā)模塊30。
[0023]在本發(fā)明實(shí)施例中，過零模塊21對A、B、C三相晶閘管兩端電壓進(jìn)行采集，得出低于一定門閾值電壓區(qū)域?yàn)檫^零區(qū)域，此區(qū)域?yàn)檫^零有效區(qū)，可觸發(fā)A、B、C三相晶閘管。
[0024]在本發(fā)明實(shí)施例中，同步模塊22對A、B、C相連接處電壓進(jìn)行采集，得出是否存在電容殘壓高于門閾值，同時接受過零信號，判斷在未同步階段某一相時是否導(dǎo)通，另外兩相存在過零區(qū)域時:若有，同步信號無效，并將對應(yīng)對電容編號發(fā)送至觸發(fā)模塊30 ;若沒有，發(fā)出同步信號有效特征。
[0025]在本發(fā)明實(shí)施例中，觸發(fā)模塊30首先對投切信號進(jìn)行有效判斷，當(dāng)為投入信號時，繼續(xù)判斷同步信號，若存在，直接給出對此對應(yīng)一組觸發(fā)信號，直至同步信號收到有效特征，再結(jié)合過零信號，在過零區(qū)域發(fā)出三相觸發(fā)信號。
[0026]為了進(jìn)一步說明該無功補(bǔ)償裝置及其控制方法的實(shí)用效果，現(xiàn)舉例如下:
在380V電力系統(tǒng)上，補(bǔ)償一組30Kvar的無功，通過晶閘管投切，補(bǔ)償方式為共補(bǔ)方式，其濾波電路單元12中的Cl、C2、C3三電容采用外三角接法(如圖1)，現(xiàn)假設(shè)由于負(fù)載變化較快，該組電容需頻繁投切，在第一次投切過程中因?yàn)殡娙萆喜淮嬖跉垑?，所以晶閘管兩端是存在過零點(diǎn)，可順利同步導(dǎo)通，但是在短時間內(nèi)進(jìn)行第二次投切時，會因?yàn)樯弦淮螌?dǎo)通時對電容充電關(guān)斷后產(chǎn)生的殘壓，導(dǎo)致最后一相因晶閘管兩端電壓暫時無零點(diǎn)，通過另外2相導(dǎo)通放電后才能導(dǎo)通。
[0027]投切方法:經(jīng)過分析，關(guān)斷順序決定了各支路電容殘壓大小，即可以確定會在哪一相出現(xiàn)延時導(dǎo)通，所以可以先固定關(guān)斷順序，再控制開通順序，將不存在零點(diǎn)那一相直接開通，不考慮過零條件。由于只開通一相，外三角接法中則不會形成回路，故不會產(chǎn)生涌流。在不存在晶閘管電壓零點(diǎn)那一相(以下簡稱“非過零相”)導(dǎo)通后，在正常開通剩余兩項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)同步導(dǎo)通。
[0028]為了更好的說明該方法的正確性，結(jié)合具體實(shí)例說明如下:
假設(shè)電網(wǎng)線電壓為:

【權(quán)利要求】
1.一種無功補(bǔ)償裝置，包括執(zhí)行電路、采樣控制電路和觸發(fā)模塊，該執(zhí)行電路包括晶閘管單元及濾波電路單元，該采樣控制電路包括過零模塊、同步模塊和補(bǔ)償模塊，其特征在于:該晶閘管單元連接過零模塊，也連接濾波電路單元并以此形成連接處，該連接處分別連接過零模塊和同步模塊，該晶閘管單元包括A、B、C三相晶閘管，該濾波電路單元包括第一、二、三電感及第一、二、三電容，其中第一電感的一端連接A相晶閘管的一端,而另一端分別連接第一、三電容的一端，同時第一電容的另一端與第二電容的一端連接，并以此形成串接處；第二電感的一端連接B相晶閘管的一端，而另一端連接該串接處，以及第三電感的一端連接C相晶閘管的一端，而另一端并聯(lián)第二、三電容的另一端。
2.如權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:該連接處包括Al、B1、Cl連接處，其中:A相晶閘管連接第一電感的連接部為Al連接處、B相晶閘管連接第二電感的連接部為BI連接處，以及C相晶閘管連接第三電感的連接部為Cl連接處。
3.如權(quán)利要求2所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:該A1、B1、C1連接處連接于過零模塊，也連接于同步模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:該同步模塊還連接過零模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:該過零模塊、同步模塊以及補(bǔ)償模塊分別具有信號輸出端，各信號輸出至觸發(fā)模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其特征在于，該方法包括: 步驟一:補(bǔ)償模塊接收控制器信號并發(fā)出投切信號至觸發(fā)模塊； 步驟二:過零模塊對晶閘單元管兩端的電壓進(jìn)行采樣獲得過零信號，發(fā)送至同步模塊和觸發(fā)模塊； 步驟三:同步模塊發(fā)出同步信號并采集該連接處傳來的殘壓信息，將未同步信息和導(dǎo)通狀況反饋至觸發(fā)模塊； 步驟四:觸發(fā)模塊對接收的信號進(jìn)行運(yùn)算并給出最佳觸發(fā)信號，藉此實(shí)現(xiàn)無需等待電容放電后導(dǎo)通的三相晶閘管同步導(dǎo)通。
7.如權(quán)利要求6所述的無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其特征在于:該補(bǔ)償模塊接受過零模塊信號及同步模塊信號進(jìn)行隔離后發(fā)出投切信號至濾波電路單元，經(jīng)分析判斷發(fā)出投切有效信號至觸發(fā)模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其特征在于:該同步模塊是在過零模塊采樣基礎(chǔ)上采集所述連接處的電壓信號，再經(jīng)過零模塊的門閾值區(qū)域得出高于/低于門閾值電容殘壓信息。
9.如權(quán)利要求8所述的無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其特征在于:采集該連接處的電壓信號，利用了光耦開關(guān)特性對電容兩端超過門閾值電壓區(qū)域輸出有效電平，在未同步狀態(tài)下對過零信號進(jìn)行判斷得出A、B、C三相晶閘管的導(dǎo)通狀況信號，并發(fā)送至觸發(fā)模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的無功補(bǔ)償裝置的控制方法，其特征在于:該觸發(fā)模塊接收投入信號以及不同步信號，開通A、B、C三相晶閘管中對應(yīng)相的晶閘管，待同步模塊反饋同步信號時，結(jié)合過零信號給出A、B、C三相晶閘管觸發(fā)信號。
【文檔編號】H03J3/18GK104202020SQ201410258575
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】徐沖, 杜小剛, 孫林波, 潘毅 申請人:武漢武新電氣科技有限公司