[發明專利]一種晶閘管循環投切電容器無功補償裝置

無效

• 申請號: 201110052900.7
• 申請日: 2011-03-05
• 公開（公告）號: CN102110985A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 徐明;錢麗;姬凱;文蘭平;吳明
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及一種晶閘管循環投切電容器無功補償裝置。

背景技術

大型電傳動礦用挖掘機是大型礦山采礦場的核心采礦設備，其鏟斗容積達十幾到幾十立方，動力來源為電力，通過鏟上電氣傳動系統完成電鏟的行走、提升、回轉和推壓作業，整個電鏟供電容量達到幾個兆伏安，單臺傳動系統最大直流工作電流達幾千安，由于提升、推壓等機構特殊的負載特性和傳動系統采用晶閘管相控整流系統運行，功率因數經常處于0.4～0.7左右，低功率因數導致的設備容量增加、設備及線路損耗增加，線路壓降增大，電壓波動劇烈，電網供電質量下降等危害非常嚴重，系統需要無功功率補償裝置。由于挖掘機工作時，無功功率是變化的，因此必須采用分級補償，考慮成本等因素，常采用晶閘管投切電容器(TSC)進行無功功率補償。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的由于低功率因數導致的設備容量增加、設備及線路損耗增加，線路壓降增大，電壓波動劇烈，電網供電質量下降等的技術問題；提供了一種減小晶閘管整流裝置或其他大型電機等負載所產生的無功沖擊效果顯著，提高了系統可靠性、降低了維護費用的一種晶閘管循環投切電容器(TSC)無功補償裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種晶閘管循環投切電容器(TSC)無功補償裝置，其特征在于，基于DSP+CPLD的數字控制器實現循環投切電容器，通過電壓傳感器檢測到的晶閘管正向閥壓u_T來選取投切時刻，包括依次相連的無功補償控制器以及與所述無功補償控制器相連的電壓電流傳感器。

礦用挖掘機上有個無功補償裝置，叫做晶閘管投切電容器，英文簡寫為TSC，主電路如圖2。使用時有多組，根據系統無功需要進行投切，需要少，則只投一兩組，多則三四組，圖1有四組。

以前投切時，都是從第一組開始：1，12，123，1234，即第一組使用率太高，第四組太低。因此我們進行了改造，稱為循環投切，如12-234-4-41-123。這就是本發明創造性的改進，該點就是通過無功補償控制器內程序來實現。

另一創造性的改進，即為投切時刻的選取。以前是通過同步裝置來選取，我們是利用電壓傳感器檢測到的晶閘管正向閥壓u_T來判斷電源電壓的峰值時刻，在電源電壓的峰值時刻投入電容器，并在切換點處引入一定的滯環非線性環節，避免切換點處電容器組頻繁來回切除。這點通過無功補償控制器內硬件和程序實現，硬件在圖1中反映了，即將晶閘管正向閥壓信號u_T引入到CPLD中進行時刻的選取。

在上述的晶閘管循環投切電容器(TSC)無功補償裝置，所述的無功補償控制器包括依次連接的信號調理電路、DSP模塊、CPLD模塊、I/O接口、模擬數字轉換電路以及脈沖驅動電路；其中，

DSP模塊采用TMS320系列，主要完成無功檢測控制算法的計算、各種數據的采集和處理、系統保護及通訊;

CPLD模塊采用EPM7128AETI100，實現電容投切算法和觸發脈沖生成，同時，實時監測從IO板輸入DSP板的開關量輸入信號狀態，并以中斷的形式通知DSP進行處理；

模擬數字轉換電路采用14位同步采樣ADC芯片MAX1320ECM。

因此，本發明具有如下優點：1.設計合理，結構簡單且完全實用；2．對于減小晶閘管整流裝置或其他大型電機等負載所產生的無功沖擊效果顯著，系統功率因數從補償前的0.4～0.7提高到0.92以上；3．控制精確，抗干擾性強，動態響應快，成本較低，可靠性高，維護費用低。

附圖說明

圖1為方案原理圖；

圖2為一組晶閘管投切電容器無功補償裝置主電路拓撲；

圖3為晶閘管投切電容器無功補償裝置控制系統程序流程圖；

圖4為TSC數字控制系統。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：

一種晶閘管循環投切電容器(TSC)無功補償裝置，其特征在于，包括依次相連的無功補償控制器以及與所述無功補償控制器相連的電壓電流傳感器。