[發明專利]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

• 申請號: 201510022281.5
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN105450134B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（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

本發明提供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、諧波檢測單元、高次諧波濾波器、無功補償控制器及控制和保護單元，所述的調壓調速系統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；所述的調壓調速系統還分別連接有諧波檢測單元和磁控電抗器兩個支路；諧波檢測單元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，并在兩個支路中均設置有控制和保護單元。本發明解決了在諧波和無功超標后才進行調節的時間滯后、響應速度慢等問題，使調速控制具有節能、高效，高動態和高精度的特點，滿足了無污染的要求。

技術領域

本發明涉及調壓調速電氣傳動控制技術領域，具體涉及到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。

背景技術

工業用戶的對電網的期望是提高用戶側電能質量、提高用電效率和降低電能損耗。然而大型電力電子裝置、非線性電力電子器件、大型沖擊性負載等的應用，造成電網的電壓波動、閃變，產生大量的諧波，導致功率因數低、三相不平衡等，這對電力系統和用電設備帶來非常嚴重的惡劣影響。由于諧波源和導致功率因數降低的無功源的分散性，依靠電力系統集中消除諧波源和提供無功電源是不可能的，因此，國家統一規定了各分散點電壓、頻率偏移幅度的容許范圍，諧波允許范圍，功率因數獎懲制度等，使得供電部門和用戶需要分散性地配置各類無功補償和消諧波裝置。

高壓大容量異步電動機是最基本的有功和無功消耗源之一，其調速裝置也是電力系統中最主要的諧波源之一，目前常用各類無功補償、消諧波設備來減小其調速裝置的諧波和電動機無功功率對電網的污染，這些設備體積大，笨重，價格不菲，增加了高壓大容量異步電動機運行成本，同時，由于它們的調節是基于諧波和無功功率超標后的動態補償，存在時間滯后、響應速度慢等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述存在的不足，提供一種集消諧波、動態無功補償和調壓調速等多個功能于一身，具有成本低，占地面積小，高動態特性和高精度，且其運行對電網的污染極小，廣泛適用于對超低諧波和高功率因數運行有要求的異步電動機的智能消諧波高功率因數高壓定子調壓調速裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

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、諧波檢測單元、高次諧波濾波器、無功補償控制器及控制和保護單元，其特征在于：所述的調壓調速系統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，通過閉環控制實現與負載無關的連續速度調節，此范圍以外通過開環控制切換轉子電阻加速；所述的閉環控制包括有電流檢測單元、速度給定單元、斜坡函數發生器、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還分別連接有諧波檢測單元和磁控電抗器兩個支路；諧波檢測單元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，并在兩個支路中均設置有控制和保護單元。

利用上述智能消諧波高功率因數高壓定子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及無功補償控制器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單元進行動態柔性調節補償量；在檢測到諧波電流異常增大、電壓、電流異常等異常狀況時，通過控制和保護單元切除高壓開關柜的真空斷路器，切除磁控電抗器(MCR)及固定濾波支路（FC）各補償支路。