[實用新型]諧波治理與動態無功補償綜合控制裝置

有效

• 申請號: 201120263463.9
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN202159976U
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 姚鋼;宋玉鋒;周荔丹;王新明;夏武;施博一
• 申請（專利權）人: 江蘇現代電力電容器有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本實用新型涉及電力系統的控制裝置，特別是涉及一種用于濾除電網諧波和提高功率因數的諧波治理與動態無功補償綜合控制裝置。

背景技術

隨著計算機和網絡的數字控制設備與電力電子裝置的廣泛應用，電力系統中用電負荷的結構發生了改變,如變頻裝置、電弧爐、電氣化鐵道等非線性或沖擊性負荷造成電能質量的降低與破壞。非線性負荷引起的無功和諧波污染問題給電力系統、供電部門和電力用戶都帶來了嚴重的危害。電網中無功和諧波含量的增加，將導致電氣設備的壽命縮短，網損增大，系統發生諧振的可能性增加，嚴重時會造成危險的過電壓、過電流；同時還可能引起繼電保護和自動裝置誤動作、儀表指示和電度計量不準、干擾通信系統等一系列問題。而且惡劣的動態電能質量會帶來巨大的經濟損失。因此該問題已成為電工領域的前沿性課題，國內外對其相關指標與改善措施已經做了大量的研究。我國迄今為止已頒布了7項關于電能質量指標的法規和標準，其中《電能質量公用電網諧波》(GB/T?14529?-1993)規定了各電壓等級的總諧波畸變率、各單次奇次電壓諧波含有率和各單次偶次電壓諧波含有率的限制值，以滿足人們對電能質量的更高需求。

為了解決動態電能質量問題，對于無功功率補償主要通過在負荷兩端并聯一定容量的電容器，達到提高負荷功率因數的目的，這種方法只在負荷恒定時才能取得最佳效果。針對變化的負荷，目前主要采用電容器、電抗器分組投切的方式，如隸屬于靜態無功補償器(SVC)的晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管控制電抗器(TCR)等。但仍普遍存在欠補償和過補償以及切換過程的振蕩問題，還可能在系統中產生諧振現象。而對于非線性負荷引起的諧波污染問題，主要采用電感和電容組成的特定頻率的無源濾波器來消除諧波的影響。如負荷電流包含多種諧波成分，則針對不同頻率的諧波都要設置相應的諧振電路，這將增加系統的復雜性，降低使用的可靠性。有源濾波（APF）具有良好的濾波特性，并且不會與系統發生諧振。有源型諧波治理與無功控制性價比高，在目前工程中具有廣闊應用前景。然而，已有的同類裝置存在著三相之間控制容量固定、維護困難的問題，因此，需要設計依據具體需要可簡單便捷的在三相之間變換控制容量和在線更換的簡單結構，以提高裝置適用靈活性與可維護性。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種根據實際需求可簡單便捷的在三相之間變換控制容量并且方便維護的諧波治理與動態無功補償綜合控制裝置。

本實用新型的技術解決方案是：

一種諧波治理與動態無功補償綜合控制裝置，其特征是：包括多個獨立的抽拉式有源濾波器組合模塊，多個獨立的抽拉式有源濾波器組合模塊與一套雙DSP與FPGA組合控制器連接，雙DSP與FPGA組合控制器與基于DSP控制的液晶觸摸屏連接；所述有源濾波器組合模塊是由可抽拉的功率逆變模塊和LCL濾波器模塊通過接插件對接構成的，可以并聯到任意一相，有源濾波器組合模塊通過LCL濾波器模塊并入電網；雙DSP與FPGA組合控制器對每相可以根據實際容量配置的需求發出相應路數的相同PWM控制信號，控制相應數量的有源濾波器組合模塊。

裝置采用模塊化設計的柜體結構，柜體內有六個有源濾波器組合模塊。

多個獨立的抽拉式有源濾波組合模塊構成裝置的全分相補償的拓撲結構，每一個有源濾波器組合模塊可以并聯到任意一相，而任意一相可以由多個有源濾波組合模塊并聯構成。

有六個獨立的控制容量為150A的抽拉式有源濾波組合模塊構成裝置的全分相補償的拓撲結構，單相控制容量最大達900A。

組合控制器中的一個DSP實現采樣、驅動輸出以及保護功能，另一個DSP實現雙校正新型工頻鎖相算法、諧波檢測算法、計算補償參考電流等控制算法，FPGA協調兩個DSP間的通信，信號輸入輸出的緩存和鎖存以及各個子模塊之間的邏輯關系。

本實用新型結構合理，柜體結構模塊化設計，柜內模塊化組合，在線更換模塊容易，提高裝置適用的靈活性與可維護性。可根據實際容量配置需求簡單便捷的在三相之間變換控制容量，單相控制容量最大可達900A。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型工作原理示意圖。

圖2是本實用新型中有源濾波組合模塊結構圖。

圖3是本實用新型中全分相補償拓撲結構示意圖。