專利名稱：自飽和動態(tài)無功補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于動態(tài)無功補償技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自飽和動態(tài)無功補償裝置。
背景技術(shù)：
目前動態(tài)無功補償裝置很多，歸納一下，大概有如下幾類。1、同步調(diào)相機該方式是在電網(wǎng)中并聯(lián)同步調(diào)相電機，調(diào)整其勵磁電流用于控制發(fā)出的無功功 率，實現(xiàn)無功補償。該方法技術(shù)成熟，但調(diào)相機的反應(yīng)速度較慢，且系統(tǒng)故障瞬間向系統(tǒng)輸 出短路電流，增大系統(tǒng)的短路容量，故目前已很少采用。2、晶閘管變流法該方式主要有以下三種a、晶閘管投切電容器法(TSC)，即在并聯(lián)補償電容器電源端串入反并聯(lián)晶閘管，靠 調(diào)晶閘管的導(dǎo)通角控制其容性電流，用以抵消負(fù)荷的感性電流實現(xiàn)無功補償。b、晶閘管投切電抗器法(TCR)，即在負(fù)荷和并聯(lián)補償電容器的電源端并聯(lián)電抗器， 電抗器線圈串上反并聯(lián)晶閘管，用調(diào)晶閘管導(dǎo)通角的方法來控制電抗器的電流，實現(xiàn)無功 補償。C、磁控電抗器法(MCR)，即在飽和電抗器的控制線圈內(nèi)串上反并聯(lián)的晶閘管，用調(diào) 晶閘管導(dǎo)通角的方法來控制其鐵芯的飽和程度，用以改變其磁阻來改變其電抗，實現(xiàn)其無 功補償。上述三種方法與調(diào)相機相比反應(yīng)速度都很快，設(shè)備體積明顯變小，補償效果也都 很理想，但存在著一個共同的問題一產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)，損傷用電設(shè)備的絕緣。3、無功發(fā)生器法(SVG)，即在電網(wǎng)終端，并上一組逆變器，在微機檢控下自動產(chǎn)生 超前90°或滯后90°的電流，實現(xiàn)無功補償。該方法比較先進(jìn)，比上述方法的設(shè)備都小，補償?shù)男Ч己茫珵榻鉀Q逆變器產(chǎn)生 高次諧波問題，該裝置需設(shè)五電平以上的控制結(jié)線，同時設(shè)有源濾波器，設(shè)備投資極為高 昂，用戶不易接受。另外，還有蓄電池儲能法和超導(dǎo)儲能法，目前只停留在試驗階段，尚不能大面積推
發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是針對上述問題，提供一種產(chǎn)生高次諧波小且成本低的自飽和動態(tài) 無功補償裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案，本實用新型包括控制回路和變 流回路，控制回路端口與變流回路端口相連，控制回路端口和變流回路端口分別與市電相 連；控制回路通過檢測市電主回路電壓電流信號控制變流回路使市電主回路無功分量趨于零；所述控制回路包括控制器、執(zhí)行器、第一整流電路、濾波電容，所述控制器通過執(zhí) 行器、第一整流電路、濾波電容與變流回路端口相連，控制器端口、執(zhí)行器端口和整流電路 端口分別與市電相連；所述變流回路包括自飽和電抗器、第二整流電路，自飽和電抗器控制繞組與所述 濾波電容相連，自飽和電抗器工作繞組通過第二整流電路與市電相連；自飽和電抗器控制 繞組產(chǎn)生的磁場強度與自飽和電抗器工作繞組產(chǎn)生的磁場強度方向相反。作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述執(zhí)行器、整流電路、濾波電容和變流回路為三 組，各組共用一個控制器，實現(xiàn)三相控制。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型還包括電容補償回路，電容補償回路與市電相 連。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述執(zhí)行器采用兩個反向并聯(lián)的晶閘管；通過 改變晶閘管導(dǎo)通角的大小控制控制繞組的電流。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述控制器采用單板機及相應(yīng)轉(zhuǎn)換器。其次，本實用新型所述轉(zhuǎn)換器包括電壓轉(zhuǎn)換器、電流互感器、模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 的A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的D/A轉(zhuǎn)換器，所述單板機通過電壓轉(zhuǎn)換器和電流互 感器檢測市電主回路電壓電流信號，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送至單 板機，單板機通過D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行器相連。另外，本實用新型所述控制回路、變流回路和電容補償回路分別通過接觸器、斷路 器與市電相連。本實用新型有益效果1、高次諧波很小，不污染電網(wǎng)，不損傷電力電子設(shè)備。因控 制電流是直流，產(chǎn)生的磁通基本恒定，故在工作繞組內(nèi)感應(yīng)不出高次諧波。因此與上述幾款 相比，電力系統(tǒng)運行質(zhì)量更高。2、投資少。同步調(diào)相機價格昂貴，比本實用新型投資高很多。TSC、TCR都是用大功 率晶閘管直接控制，而本實用新型可用小晶閘管控制控制回路，該大功率晶閘管價格昂貴， 故本方案投資少；另外，本實用新型與MCR方案相比，所用電力電子元件相似，但MCR方案是 用鐵芯的過飽和段，系統(tǒng)電流嚴(yán)重失真，高次諧波嚴(yán)重超標(biāo)，二者不能相提并論。如MCR方 案加正弦濾波器去諧波，則投資比本實用新型要高的多；跟SVG相比，SVG用M組大功率絕 緣柵雙極型晶體管(IGBT)，價格是晶閘管的數(shù)十倍，再加上SVG用五電平以上的控制，總價 格是本實用新型的十幾倍。

圖1是本實用新型電路原理框圖；圖2是本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型包括控制回路和變流回路，控制回路端口與變流回路端口 相連，控制回路端口和變流回路端口分別與市電相連；控制回路通過檢測市電主回路電壓 電流信號控制變流回路使市電主回路無功分量趨于零；[0029]所述控制回路包括控制器、執(zhí)行器、第一整流電路、濾波電容，所述控制器通過執(zhí) 行器、第一整流電路、濾波電容與變流回路端口相連，控制器端口、執(zhí)行器端口和整流電路 端口分別與市電相連；所述變流回路包括自飽和電抗器、第二整流電路，自飽和電抗器控制繞組與所述 濾波電容相連，自飽和電抗器工作繞組通過第二整流電路與市電相連；自飽和電抗器控制 繞組產(chǎn)生的磁場強度與自飽和電抗器工作繞組產(chǎn)生的磁場強度方向相反。所述執(zhí)行器、整流電路、濾波電容和變流回路為三組，各組共用一個控制器相連， 實現(xiàn)三相控制。本實用新型還包括電容補償回路，電容補償回路與市電相連。所述執(zhí)行器采用兩個反向并聯(lián)的晶閘管；通過改變晶閘管導(dǎo)通角的大小控制控制 繞組的電流。所述控制器采用單板機及相應(yīng)轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器包括電壓轉(zhuǎn)換器、電流互感器、模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器和 數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的D/A轉(zhuǎn)換器，所述單板機通過電壓轉(zhuǎn)換器和電流互感器檢測市電主 回路電壓電流信號，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送至單板機，單板機通過 D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行器相連。所述控制回路、變流回路和電容補償回路分別通過接觸器、斷路器與市電相連。如圖所示，本實用新型控制回路包括控制器Q，電壓轉(zhuǎn)換器PT、電流互感器CT、晶 閘管G” ( 、整流二極管D3 D6、濾波電容CL和為其供電的斷路器QF3、接觸器KM3 ；變流回 路包括電抗器LA、LB,整流二極管Dp D2,限流電阻R1和為其供電的斷路器QF1,接觸器KM1 ； 電容補償回路包括補償電容Cb，限流電阻&和為其供電的斷路器QF2、接觸器KM2 ；負(fù)載電路 包括負(fù)荷Z及為其供電的斷路器QF，接觸器KM。所述控制器Q可采用遼寧浩方天成智能系統(tǒng)有限公司的MHK系列模糊控制器。它 包括CPU及模糊控制軟件，相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/DpA/A及數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA1等，電源取自電 網(wǎng) 220V，采樣信號來自電壓轉(zhuǎn)換器PT和電流互感器CT，經(jīng)模糊邏輯判決優(yōu)選出控制信號 送晶閘管G1A2控制極，變壓變流后經(jīng)D3 D6整成直流信號，再經(jīng)濾波電容CL濾波后送變 流回路。所述變流回路的自飽和電抗器LA、LB，用硅鋼片疊制而成的框架，框架柱上裝有工 作繞組LAG、LBG和控制繞組LAK、LBK,當(dāng)系統(tǒng)電壓在正半波時，經(jīng)Dp LAG構(gòu)成回路產(chǎn)生主 磁通；控制電流經(jīng)LAK、LBK,分別送LA、LB，產(chǎn)生與LAG相反的磁通，用以抵消部分主磁通， 相應(yīng)減少輸出無功電流，使主回路內(nèi)無功分量達(dá)到零；同時LBK為LBG退磁，為下一步作準(zhǔn) 備。當(dāng)系統(tǒng)電壓負(fù)半波時，經(jīng)LBG、D2構(gòu)成回路，產(chǎn)生主磁通；控制電流在LBK內(nèi)產(chǎn)生相反 的磁通，用以抵消部分主磁通，相應(yīng)減小輸出無功電流，使主回路內(nèi)無功分量達(dá)到零；同時 LAK為LAG退磁，為下一步作準(zhǔn)備。如此周而復(fù)始，實現(xiàn)動態(tài)無功補償。所述電容補償回路的補償電容Cb，經(jīng)計算使其容性電流與負(fù)載最小無功電流及變 流回路最大無功電流之和相抵消，當(dāng)負(fù)載無功電流增加時，變流回路無功分量在控制器Q 控制下自動降低，使其兩無功分量之和仍等于容性無功分量，從而保證系統(tǒng)的無功分量為 零。本實用新型的工作程序[0042]首先對未補償?shù)呢?fù)荷進(jìn)行檢測，根據(jù)其變量及變化率，確定標(biāo)準(zhǔn)曲線并輸入MHK 模糊控制器的數(shù)據(jù)庫；同時測出負(fù)荷的最大無功電流分量及最小無功電流分量，按最大無 功分量配補償電容Cb，再按最大、最小無功分量差，配自飽和電抗器LA、LB，使自飽和電抗 器LA、LB最大輸出無功電流分量與負(fù)荷最小無功分量之和等于補償電容Cb的無功分量。 運行時負(fù)荷的無功分量增多少，自飽和電抗器LA、LB無功分量減多少，始終保持回路中電 流無功分量為零。運行時，電壓轉(zhuǎn)換器PT、電流互感器CT檢測的主回路電壓電流信號經(jīng)MHK模糊控 制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器送MHK模糊控制器CPU。經(jīng)計算求出電流無功分量的增量及變化率，該參 數(shù)送MHK模糊控制器的數(shù)據(jù)庫，經(jīng)模糊邏輯判決，求出最佳運行參數(shù)，再送CPU控制晶閘管 G1X2的導(dǎo)通角，產(chǎn)生相應(yīng)的交流電流。該電流經(jīng)整流濾波為直流送自飽和電抗器LA、LB的 控制繞阻，產(chǎn)生相應(yīng)的抵消磁場，自飽和電抗器LA、LB產(chǎn)生相應(yīng)的補償無功電流，使主回路 無功電流分量為零，從而實現(xiàn)動態(tài)無功補償。可以理解地是，以上關(guān)于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非 受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以 對本實用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實 用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于包括控制回路和變流回路，控制回路端口與 變流回路端口相連，控制回路端口和變流回路端口分別與市電相連；控制回路通過檢測市 電主回路電壓電流信號控制變流回路使市電主回路無功分量趨于零；所述控制回路包括控制器、執(zhí)行器、第一整流電路、濾波電容，所述控制器通過執(zhí)行器、 第一整流電路、濾波電容與變流回路端口相連，控制器端口、執(zhí)行器端口和整流電路端口分 別與市電相連；所述變流回路包括自飽和電抗器、第二整流電路，自飽和電抗器控制繞組與所述濾波 電容相連，自飽和電抗器工作繞組通過第二整流電路與市電相連；自飽和電抗器控制繞組 產(chǎn)生的磁場強度與自飽和電抗器工作繞組產(chǎn)生的磁場強度方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述執(zhí)行器、整流電路、 濾波電容和變流回路為三組，各組共用一個控制器相連，實現(xiàn)三相控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于還包括電容補償回路， 電容補償回路與市電相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述執(zhí)行器采用兩個反 向并聯(lián)的晶閘管；通過改變晶閘管導(dǎo)通角的大小控制控制繞組的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述控制器采用單板機 及相應(yīng)轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器包括電壓轉(zhuǎn) 換器、電流互感器、模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的D/A轉(zhuǎn)換 器，所述單板機通過電壓轉(zhuǎn)換器和電流互感器檢測市電主回路電壓電流信號，A/D轉(zhuǎn)換器將 電壓電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送至單板機，單板機通過D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一所述自飽和動態(tài)無功補償裝置，其特征在于所述控制回路、 變流回路和電容補償回路分別通過接觸器、斷路器與市電相連。
專利摘要自飽和動態(tài)無功補償裝置屬于動態(tài)無功補償技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自飽和動態(tài)無功補償裝置。本實用新型提供一種產(chǎn)生高次諧波小且成本低的自飽和動態(tài)無功補償裝置。本實用新型包括控制回路和變流回路，控制回路端口與變流回路端口相連，控制回路端口和變流回路端口分別與市電相連；控制回路通過檢測市電主回路電壓電流信號控制變流回路使市電主回路無功分量趨于零；所述控制回路包括控制器、執(zhí)行器、第一整流電路、濾波電容；所述變流回路包括自飽和電抗器、第二整流電路，自飽和電抗器控制繞組與所述濾波電容相連；自飽和電抗器控制繞組產(chǎn)生的磁場強度與自飽和電抗器工作繞組產(chǎn)生的磁場強度方向相反。
文檔編號H02J3/18GK201821110SQ20102053646
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者郭元禧 申請人:遼寧浩方天成智能系統(tǒng)有限公司