專利名稱：0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及容性負(fù)載控制裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)電力行業(yè)的客戶不斷的提高，各行業(yè)對(duì)電力質(zhì)量的技術(shù)需求越來越苛亥|J。同時(shí)自動(dòng)化控制中大量使用硅整流、軟啟動(dòng)、變頻器、自動(dòng)焊接等電力電子設(shè)備，產(chǎn)生大量諧波能量，使得電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，諧波的危害已成為電力行業(yè)的最大公害。同時(shí)傳統(tǒng)容性負(fù)載控制裝置均存在著補(bǔ)償死角，即從采樣到容性無功投入的過程中有若干個(gè)未經(jīng)補(bǔ)償?shù)母行詿o功流過，對(duì)反應(yīng)較快的負(fù)載裝置，未經(jīng)補(bǔ)償?shù)母行詿o功累計(jì)值，將較為明顯。所以為了減少電網(wǎng)的諧波，為了使無功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)零死角，使用低壓低相位差、同步型電力電子型容性負(fù)載控制裝置是最好的選擇。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種應(yīng)用先進(jìn)的容性負(fù)載控制技術(shù)，采用多種技術(shù)手段，有效解決在諧波運(yùn)行場(chǎng)合下對(duì)容性負(fù)載投入與切除實(shí)現(xiàn)零死角控制問題，而且還可以優(yōu)先抑制和治理諧波，清潔供電系統(tǒng)和提高電源利用率。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置，其特征在于:包括有光電隔離輸入模塊、單片微機(jī)控制系統(tǒng)、光電隔離輸出模塊、η個(gè)SRLC濾波限流回路，SRLC濾波限流回路包括有依次相連的晶閘管、諧波濾波串聯(lián)電抗器、容性負(fù)載模塊，電網(wǎng)系統(tǒng)的電流采樣、電壓采樣通過光電隔離輸入模塊輸入單片微機(jī)控制系統(tǒng)，單片微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)將信息處理后通過光電隔離輸出模塊、空氣開關(guān)將控制信號(hào)分別輸出至η個(gè)SRLC濾波限流回路的大功率電力電子元器件晶閘管。所述的單片微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的處理方法包括低相位差同步算法理論、小波分析、智能型測(cè)量計(jì)算、組合預(yù)判并合理動(dòng)作。所述的單片微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)處理信息后發(fā)送的控制信號(hào)是根據(jù)電網(wǎng)所需的容性無功大小，對(duì)容性負(fù)載模塊釋放投切的控制信號(hào)。本實(shí)用新型的原理是:本實(shí)用新型是一種將大功率電力電子元器件應(yīng)用于強(qiáng)電系統(tǒng)的裝置，采用低相位差同步算法將容性負(fù)載控制的理論轉(zhuǎn)化型應(yīng)用，本實(shí)用新型可根據(jù)電力系統(tǒng)的感性無功功率分量的大小，通過光電隔離輸入模塊輸入單片微機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)將信息處理后，通過光電隔離輸出模塊，控制大功率電力電子元器件，將容性負(fù)載模塊按照需求，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分組調(diào)節(jié)控制，從而控制容性負(fù)載的大小，最終達(dá)到提高電力系統(tǒng)的視
在功率的利用率，即功率因數(shù)值------cosc5=i，從而趕超當(dāng)今的低碳綠色能源標(biāo)準(zhǔn)，最高
的電源利用率。本實(shí)用新型是對(duì) 實(shí)際容性負(fù)載的需求和容性負(fù)載模塊分組控制的方式，采用低相位差同步算法理論，小波分析，智能型測(cè)量計(jì)算、組合預(yù)判并合理動(dòng)作，采用光電隔離輸入輸出模塊，控制大功率晶閘管反并聯(lián)組成的交流無觸點(diǎn)電子開關(guān)，對(duì)多級(jí)電力電容器組進(jìn)行快速交流過零投切，能夠?qū)崿F(xiàn)無火花、無觸點(diǎn)、無電涌、無間歇投切，低相位差同步補(bǔ)償容性負(fù)載功率，為電力系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)、高效的能源應(yīng)用?？諝忾_關(guān)合上后，單片微機(jī)控制系統(tǒng)先檢測(cè)系統(tǒng)三相電壓、三相電流，后通過觸發(fā)單元組建來控制晶閘管，進(jìn)而控制容性負(fù)載模塊的投入和切除。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于工礦、冶金、化工、建材等需要電力系統(tǒng)電源利用率優(yōu)化、提高的用戶，尤其適用于瞬間沖擊性負(fù)載或三相不平衡，感性無功較大而需要進(jìn)行分相投入容性負(fù)載的場(chǎng)合，能有效中和感性負(fù)載功率，提高電源利用率，增強(qiáng)電力輸電能力，優(yōu)化系統(tǒng)電壓，平衡三相負(fù)載，改善電能利用質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本實(shí)用新型的單片微機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)部處理過程示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)值和模擬動(dòng)態(tài)結(jié)果圖。圖4為四路晶閘管投切容性負(fù)載模塊的原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 -4所示，0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置，包括有光電隔離輸入模塊1、單片微機(jī)控制系統(tǒng)2、光電隔離輸出模塊3、n個(gè)SRLC濾波限流回路4，SRLC濾波限流回路包括有依次相連的晶閘管5、諧波濾波串聯(lián)電抗器6、容性負(fù)載模塊7，電網(wǎng)系統(tǒng)的電流采樣、電壓采樣通過光電隔離輸入模塊I輸入單片微機(jī)控制系統(tǒng)2，單片微機(jī)控制系統(tǒng)2內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)將信息處理后通過光電隔離輸出模塊3、空氣開關(guān)8將控制信號(hào)分別輸出至η個(gè)SRLC濾波限流回路4的大功率電力電子元器件晶閘管5。單片微機(jī)控制系統(tǒng)2內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的處理方法包括低相位差同步算法理論、小波分析、智能型測(cè)量計(jì)算、組合預(yù)判并合理動(dòng)作。單片微機(jī)控制系統(tǒng)2內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)處理信息后發(fā)送的控制信號(hào)是根據(jù)電網(wǎng)所需的容性負(fù)載的大小，對(duì)容性負(fù)載模塊7釋放投切的控制信號(hào)。容性負(fù)載模塊的容量是根據(jù)基波頻率，系統(tǒng)所需補(bǔ)償?shù)娜菪载?fù)載大小來確定的；而SRLC濾波限流回路中的電感值的選擇按照在該次諧波頻率時(shí)能與容性負(fù)載模塊產(chǎn)生串聯(lián)諧振，使本實(shí)用新型在該諧波頻率形成非常小的低通阻抗(接近于零)，是的大部分的諧波能量吸入本實(shí)用新型，而不注入供電系統(tǒng)。優(yōu)化諧波電壓在電網(wǎng)的畸變率。同時(shí)本實(shí)用新型中的容性負(fù)載模塊采用快速電力電子型開關(guān)，毫秒級(jí)響應(yīng)，可應(yīng)對(duì)快速變化負(fù)荷的需求。本實(shí)用新型采用SRLC技術(shù)無源濾波的容性負(fù)載控制裝置，有效地針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)諧波現(xiàn)狀而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型濾除的諧波一般分為:3次(150Ηζ)、5次(250Ηζ)、7次(350Hz)、11次(550Hz)、13次(650Hz)等。裝置中的晶閘管投入、切除時(shí)間彡20ms。傳統(tǒng)的靜態(tài)容性負(fù)載控制裝置，采用交流接觸器投入、切除，因響應(yīng)速度慢及機(jī)械觸點(diǎn)經(jīng)常燒損等原因無法滿足用戶的無功補(bǔ)償需求，本實(shí)用新型專門針對(duì)三相負(fù)載不平衡、有沖擊性負(fù)荷的應(yīng)用場(chǎng)合來設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型響應(yīng)速度快(小于20ms)，具有降低能耗，減少負(fù)載電壓畸變率，增加變壓器負(fù)載能力等功能。在0.08 s時(shí)投入無功補(bǔ)償裝置，得到仿真結(jié)果，如圖2所示。圖3為0.08 s裝置投入補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)的電壓、電流波形，0.08 s前為補(bǔ)償前系統(tǒng)電壓和電流，此時(shí)，電流相位超前電壓約60°。投入時(shí)經(jīng)過一個(gè)小擾動(dòng)后，系統(tǒng)電流與電壓波形相位重合。無功補(bǔ)償裝置投入的時(shí)間直接影響其動(dòng)態(tài)過程，如選擇在系統(tǒng)電壓過零點(diǎn)處投入，可使動(dòng)態(tài)過程縮 短。
權(quán)利要求1.0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置，其特征在于:包括有光電隔離輸入模塊、單片微機(jī)控制系統(tǒng)、光電隔離輸出模塊、η個(gè)SRLC濾波限流回路，SRLC濾波限流回路包括有依次相連的晶閘管、諧波濾波串聯(lián)電抗器、容性負(fù)載模塊，電網(wǎng)系統(tǒng)的電流采樣、電壓采樣通過光電隔離輸入模塊輸入單片微機(jī)控制系統(tǒng)，單片微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)將信息處理后通過光電隔離輸出模塊、空氣開關(guān)將控制信號(hào)分別輸出至η個(gè)SRLC濾波限流回路的 大功率電力電子元器件晶閘管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種0.4kV低壓低相位差、同步電力電子型容性負(fù)載控制裝置，包括有光電隔離輸入模塊、單片微機(jī)控制系統(tǒng)、光電隔離輸出模塊、n個(gè)SRLC濾波限流回路，SRLC濾波限流回路包括有依次相連的晶閘管、諧波濾波串聯(lián)電抗器、容性負(fù)載模塊，電網(wǎng)系統(tǒng)的電流采樣、電壓采樣通過光電隔離輸入模塊輸入單片微機(jī)控制系統(tǒng)，單片微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)將信息處理后通過光電隔離輸出模塊、空氣開關(guān)將控制信號(hào)分別輸出至n個(gè)SRLC濾波限流回路的大功率電力電子元器件晶閘管。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于工礦、冶金、化工、建材等行業(yè)，能有效降低感性負(fù)載的損耗，提高電源利用率、節(jié)約能源，增強(qiáng)電力輸電能力，優(yōu)化系統(tǒng)電壓，平衡三相負(fù)載，改善電能利用質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/01GK203135443SQ20122014893
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者裴古炎, 潘書祥, 柯有璽 申請(qǐng)人:安徽禾田電氣有限公司