CN201813167U - 基于逆阻型igbt的pwm分相控制电容型svc装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于交流三相不对称无功补偿的PWM分相控制电容型SVC装置。目前的产品主要是三相不可分相的无功补偿装置,同时对三相中的各相补以相同有无功,而很多***中的三相负荷未必是对称的,在三相同时补偿时会产生过补偿和欠补偿等各种问题。本实用新型的特征在于它包括数据采集装置、PLC控制器、人机界面、FPGA装置、主电路、GPRS通信装置和后台控制机,PLC控制器接收数据采集装置采集到的电网***数据,并将根据这些数据计算得到的脉冲占空比发送给FPGA装置,由FPGA装置发出脉冲控制主电路的无功输出。本实用新型可实现三相可分相控制,并且可以对无功进行平衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于交流三相不对称无功补偿的PWM(脉冲宽度调制)分相控制电容型SVC装置。
背景技术
在电力负荷中,有相当一部分属于感性负荷,这些负荷投入运行时除了消耗大量的有功之外,还要吸收大量的无功。在有功功率不变的情况下,无功功率的存在会使功率因数降低,从而需要增大发、输电设备的容量,增加投资和电力损耗,增加运行费用,增大输电线路压降,不利于电力的输送与合理应用。大量的无功功率如果完全由发电厂提供,会造成线路有功损失加大、用户电压降低、电力设备得不到充分应用。当整个***无功严重缺乏时,还会使整个电力***崩溃。而且无功功率通过发电机提供并经过长距离传送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法应是对需要消耗无功功率的地方安装无功补偿设备。因此,选择合理的就地无功补偿设备,对电力***安全、高效运行具有特别重要的意义。
从80年代开始,我国的无功补偿技术开始了飞跃式的发展,从刚开始的机械投切式到后来各种装置皆有的无功补偿***,如SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(静止无功发生器)、分级型和磁控型并联电抗器(SCSR和MCSR)等。其中SVC是一种静止无功发生或吸收装置,其中静止是相对于发电机、调相机等旋转设备而言的。SVC是在机械投切式电容器和电抗器的基础上,采用大容量晶闸管代替机械开关而发展起来的。它可以快速改变其发出的无功功率,具有较强的无功调节能力,可为电力***提供动态无功电源,将***电压补偿到一个合理水平,并可以应用于各种工矿企业负荷的无功补偿中。
下面就以上这些装置的缺点和不足分述如下:
1、对于晶闸管投切电容器TSC,不能实现无功功率连续可调;
2、SVC的缺点控制器设计复杂,成本昂贵;
3、现有无功补偿装置普遍采用交流接触器,等容配置,不具备通讯监测功能,装置故障较多,利用率低下,监控力度不够,且多不具有人机交互与可视化功能。
目前在国内,脉冲触发器还主要靠模拟电路、单片机、以及利用大量的分离IC来实现,集成度低、可靠性差。还有其它类型的脉冲发生装置如PLC、DSP等,它们的控制时延比较长,并且不能实现多路动态控制或者要应用复杂的控制手段才能实现。
国内主要的产品则是三相不可分相的无功补偿装置,即为对称型,同时对三相中的各相补以相同有无功。这就带来了一个问题,就是很多***中的三相负荷未必是对称的,即每一相的功率因数是不同的,在三相同时补偿时会产生过补偿和欠补偿等各种问题,这样一方面是浪费无功容量,一方面是无功缺额大。为此,开发出一套能分相控制的无功补偿装置是很有必要的。另外,国内产品都不能平衡有功。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷,提供一种基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,集在线数据采集、实时计算、无功补偿、远程监控于一体,即可补偿无功也可平衡有功。
为此,本实用新型采用的技术方案如下:基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,其特征在于它包括数据采集装置、PLC控制器、人机界面、FPGA装置、主电路、GPRS通信装置和后台控制机,PLC控制器接收数据采集装置采集到的电网***参数,并将计算得到的脉冲占空比发送给FPGA装置,由FPGA装置发出脉冲控制主电路的无功输出,人机界面通过数据线与PLC控制器连接,后台控制机通过GPRS通信装置与PLC控制器连接;主电路三相中的每一相均由两个逆阻型IGBT组成一个反并联型双向开关,两个双向开关各串联一电容后并联,并与一限流电感串联后再与一定值电感并联。所述的数据采集装置为功率采集装置。所述的FPGA装置包括一脉冲发生芯片和安装在其上的三个传感器,分别处理三相的占空比转换。所述的人机界面为一触摸屏。人机界面用来现场读取、控制及调整装置的参数,后台控制机(简称PC机)可以通过GPRS通信装置远程读取、控制及调整装置的参数。
本实用新型具有以下有益效果:
1、反并联型双向开关的使用,使主电路的电气性能提高了很多,可承受较大反向电压,通态压降低,开关速度快,延长了此装置的使用寿命,增加了设备的稳定性;
2、本实用新型可实现感性无功到容性无功的连续补偿,比传统的此类补偿器多了感性补偿的部分;并且由于数据的实时采集与PWM的连续触发,可以达到动态补偿的效果,本实用新型每秒采集数据一次,可保证电网的功率因数及电压维持在一定的水平。
3、本实用新型可实现三相可分相控制,可以有效利用各相的补偿容量,不致过补偿和欠补偿;可以依据Steinmetz平衡原理对线路无功进行相应的补偿,并且可以对无功进行平衡。
4、本实用新型所用脉冲发生装置是FPGA装置,它可以发出六路占空比可调的脉冲,比之其它的装置可以节省很多资源,并且它可以反复使用,且使用一个FPGA电路板即可,实现三相分相控制;并且,用FPGA装置发脉冲所用的时延比较短,较其它的脉冲发生装置具有很好的优越性。
5、本实用新型应用GPRS通信装置以实现远程监视,它将***的即时状态与补偿参数发回到后台控制机上,并且传递装置的运行状况,这样可以使操作人员在后台控制机上监控***的现有无功状况及设备的运行。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型主电路单相的结构示意图。
图3为本实用新型主电路接入电网后的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,它由数据采集装置、PLC控制器、人机界面、FPGA装置、主电路、GPRS通信装置和后台控制机组成。PLC控制器接收数据采集装置采集到的电网***参数,并将计算得到的脉冲占空比发送给FPGA装置,由FPGA装置发出脉冲控制主电路的无功输出,人机界面通过数据线与PLC控制器连接,后台控制机通过GPRS通信装置与PLC控制器连接。主电路三相中的每一相均由两个逆阻型IGBT组成一个反并联型双向开关(RBIGBT双向开关),两个双向开关各串联一电容后并联,并与一限流电感串联后再与一定值电感并联。
所述的数据采集装置为功率采集装置,利用一个功率采集装置可测三相中每一相的功率。所述的FPGA装置由一脉冲发生芯片和安装在其上的三个传感器组成,分别处理三相的占空比转换。
所述的人机界面为一触摸屏。人机界面用来现场读取、控制及调整装置的参数,后台控制机(简称PC机)可以通过GPRS通信装置远程读取、控制及调整装置的参数。
如图2所示,电感L1值为34.49mH,L2为限流电感,其值忽略不计,电容C1、C2的值分别为100uF和488uF,可实现感性40kvar到容性40kvar的无功补偿范围。K1、K2为控制C1、C2通断的RB-IGBT的触发脉冲。给予K1、K2互补的脉冲系列控制C1、C2的通断,可以连续调节无功的大小和性质,将其并联到电网即可工作。
由于要进行三相同时控制,三相接入电网示意图如图3(负荷侧为380V)。此装置可补偿无功,也可平衡有功,其控制原理是依据Steinmetz平衡原理。
Claims (3)
1.基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,其特征在于它包括数据采集装置、PLC控制器、人机界面、FPGA装置、主电路、GPRS通信装置和后台控制机,PLC控制器接收数据采集装置采集到的电网***数据,并将根据这些数据计算得到的脉冲占空比发送给FPGA装置,由FPGA装置发出脉冲控制主电路的无功输出,人机界面通过数据线与PLC控制器连接,后台控制机通过GPRS通信装置与PLC控制器连接;主电路三相中的每一相均由两个逆阻型IGBT组成一个反并联型双向开关,两个双向开关各串联一电容后并联,并与一限流电感串联后再与一定值电感并联。
2.根据权利要求1所述的基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,其特征在于所述的数据采集装置为功率采集装置。
3.根据权利要求1或2所述的基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置,其特征在于所述的FPGA装置包括一脉冲发生芯片和安装在其上的三个传感器。
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