[發(fā)明專利]一種智能消諧波高功率因數高壓定子調壓調速裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510022281.5
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN105450134B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 封小鈺;郭偉軍;蔣貞榮;蔣子健;宋慧勇;胡江林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;武漢恒瑞電氣有限公司
• 主分類號: H02P23/26
• 分類號: H02P23/26;H02P27/16;H02J3/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種智能消諧波高功率因數高壓定子調壓調速裝置，包括有高壓開關柜、變壓器、數字式高壓定子調壓調速系統(tǒng)（1）、諧波檢測單元（2）、高次諧波濾波器、無功補償控制器（3）及控制和保護單元（4），其特征在于，所述的調壓調速系統(tǒng)（ 1 ） 采取了定子的可控硅組件的相角控制及電動機切換轉子電阻控制相結合的方案，在設定轉速的- 60 %～ + 60 %范圍內，通過閉環(huán)控制實現與負載無關的連續(xù)速度調節(jié)，此范圍以外通過開環(huán)控制切換轉子電阻加速；所述的閉環(huán)控制包括有電流檢測單元、速度給定單元、斜坡函數發(fā)生器、速度控制器、電流跟隨器、電流控制器、門控單元、電動機轉速檢測單元；所述的調壓調速系統(tǒng)還分別連接有諧波檢測單元（2）和磁控電抗器兩個支路；諧波檢測單元（2）和磁控電抗器分別連接有高次諧波濾波器和無功補償控制器（3），并在兩個支路中均設置有控制和保護單元（4）。

2.如權利要求1所述的智能消諧波高功率因數高壓定子調壓調速裝置，其特征在于，所述的諧波檢測單元（2）由模數轉換模塊和DSP芯片構成，通過電流互感器測量負荷電流，經模數轉換模塊變換成數字信號，然后送DSP芯片的快速傅立葉變換算法處理，獲得基波及其他諧波分量的大小；諧波濾波器由2組5次諧波濾波支路L5、C5及?5、?5和1組7次諧波濾波支路L7、C7構成，各諧波濾波支路由電抗器和電容器C串聯組成。

3.如權利要求1所述的智能消諧波高功率因數高壓定子調壓調速裝置，其特征在于，所述的磁控電抗器采用磁路并聯漏磁自屏蔽磁路和自藕式直流助磁電路的設計技術，鐵芯采用磁密不飽和的對稱分裂結構，繞組采用上下并聯左右對稱結構；采用低壓晶閘管，只承受系統(tǒng)電壓的 1 ％～ 2 ％，晶閘管采用自然冷卻方式。

4.利用如權利要求1所述的調壓調速裝置進行調壓調速的方法，其特征在于，在調速裝置輸出電流時，根據預先建立的數學模型和工況，通過控制和保護單元（4）及無功補償控制器（3）同步投入預先確定需要投入的消諧波量和無功補償量；同時對電機實時工況下整個調速裝置產生的諧波和實際功率因數進行測量，通過控制無功補償控制器（3）進行動態(tài)柔性調節(jié)補償量；在檢測到諧波電流異常增大、電壓、電流異常異常狀況時，通過控制和保護單元（4）切除高壓開關柜的真空斷路器，切除磁控電抗器及固定濾波支路各補償支路。

5.如權利要求4所述的調壓調速的方法，其特征在于，所述的調壓調速的方法還包含有變壓器的接法，采用的接法為至少有一側繞組采用三角形接法，這種接法的變壓器本身可以消除3次諧波，所以不考慮3次諧波濾波問題，通過測量，其諧波成分較高的是5次諧波，其次及7次諧波，高次諧波濾波器只需要對5次和7次諧波進行補償就能夠實現消除諧波，諧波檢測單元（2）將實時監(jiān)測諧波，在其異常增大時通過控制和保護單元和高壓開關柜切除濾波支路并給出報警信號。

6.如權利要求5所述的調壓調速的方法，其特征在于，所述的高次諧波濾波器對5次、7次諧波進行補償，濾除系統(tǒng)的諧波電流，多余的容量為系統(tǒng)提供容性無功；磁控電抗器為系統(tǒng)提供連續(xù)動態(tài)可調的感性無功；無功補償控制器（3）采用基于DSP的全數字化智能控制，包含數據采集單元和無功補償控制單元；無功補償控制器（3）通過數據采集單元跟蹤負載變化，檢測調壓調速系統(tǒng)的電流控制器輸出iCZ，測量系統(tǒng)的無功Q，檢測相電壓u、相電流i，并輸入給DSP預先建立的數學模型和無功補償控制算法進行處理得到無功補償量，然后通過無功補償控制單元，調節(jié)磁控電抗器勵磁回路晶閘管的導通角，實時調節(jié)磁控電抗器的飽和程度，從而調節(jié)其感性輸出容量，保證系統(tǒng)所需無功容量Q動態(tài)平衡，實現動態(tài)無功的柔性補償。