專利名稱:一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，包括斷路器、內(nèi)部電流互感器、控制單元、投切補償單元，投切補償單元包括可控硅模塊、阻容吸收電路、電抗器、電容器。斷路器一端接入電網(wǎng)，另一端連接內(nèi)部電流互感器及投切補償單元；投切補償單元中可控硅模塊、電抗器、電容器依次相連，控制單元包括可控硅驅(qū)動電路、過零檢測電路、內(nèi)部電流檢測電路、溫度檢測電路、人機顯示面板、總線通訊和電平控制信號輸入端口。本實用新型適合于負荷頻繁變化的三相電網(wǎng)，響應速度快、過零投切、無涌流、無拉弧、無需放電即可再次投入，能夠抑制諧波電流和閃變電流，并為負荷頻繁變化的用電設備快速的提供所需的無功功率補償。
【專利說明】一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低壓配電網(wǎng)【技術領域】中的無功補償裝置，特別是一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的復合開關投切電感電容的無功補償裝置由于采用機械開關投切，響應速度慢，涌流大，且動作間隔時間長，即要等到電容器放電結束才能進行下一次投入動作，不能夠隨負荷無功電流的變化而快速變化，不適合負荷頻繁變化的用電現(xiàn)場。且網(wǎng)內(nèi)多臺無功補償裝置組網(wǎng)工作時，主機和從機之間只有總線通訊一種控制方式，除去機械開關本身的延時外，投切響應速度仍受總線通訊延時的影響，且當總線通訊上受到干擾時，裝置無法正常投切。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種正真的過零投切，無涌流，無過壓，對電容器和電網(wǎng)無沖擊、投切響應更快速的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置。
[0004]為了解決以上技術問題，本實用新型提供一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，包括控制單元，所述控制單元包括過零檢測單元和可控硅驅(qū)動單元，其特征在于:還包括投切補償單元，所述投切補償單元包括第一可控硅模塊、第二可控硅模塊、第一電抗器、第二電抗器、第三電抗器以及角接電容器；所述第一可控硅模塊的陽極端與外部三相電源的第一相線連接，陰極端與第一電抗器串聯(lián)，所述第二可控硅模塊的陽極端與外部三相電源的第三相線連接，陰極端與第二電抗器串聯(lián)，所述第一、第二、第三電抗器并聯(lián)后與角接電容器連接，所述第三電抗器另一端與外部三相電源的第二相線連接；所述第一可控硅模塊的陰陽兩極并聯(lián)有第一阻容吸收電路、第二可控硅模塊陰陽兩極并聯(lián)有第二阻容吸收電路。
[0005]所述可控硅驅(qū)動單元與第一可控硅模塊、第二可控硅模塊的控制極分別連接，所述過零檢測單元與第一可控硅模塊、第二可控硅模塊的陰陽兩極分別連接。
[0006]本實用新型進一步限定的技術方案是:
[0007]進一步的，在投切補償單元和外部三相電源之間還串聯(lián)有斷路器和內(nèi)部電流互感器。
[0008]進一步的，所述控制單元還包括內(nèi)部電流檢測端口，所述內(nèi)部電流檢測端口與內(nèi)部電流互感器連接。
[0009]進一步的，所述控制單元還包括溫度檢測端口、人機顯示端口、電源端口以及總線通訊和電平控制信號輸入端口。
[0010]進一步的，所述電抗器、角接電容器、第一可控硅模塊以及第二可控硅模塊內(nèi)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器輸出信號接至控制單元的溫度檢測端口。
[0011]進一步的，還包括電抗器風扇和散熱器風扇，所述風扇與所述控制單元的信號控制端口連接。
[0012]進一步的，所述控制單元的單片機采用基于ARM平臺的STM32F100RBT6。
[0013]本實用新型的工作原理為:由綜合測控裝置采集三相電網(wǎng)的電壓、電流信號，分析、計算得到需要補償?shù)臒o功缺額，通過總線通訊或電平控制輸出端口輸出投切控制信號，至所述裝置的控制單元；所述控制單元的過零檢測電路檢測可控硅兩端的過零信號，并根據(jù)綜合測控裝置給出的投切控制信號，確定過零投切時刻，將投切信號送至所述控制單元的可控硅驅(qū)動電路；所述控制單元的可控硅驅(qū)動電路根據(jù)接收的控制信號輸出觸發(fā)脈沖信號，并把觸發(fā)脈沖信號傳給所述投切補償單元的可控硅模塊，控制可控硅模塊的通斷；所述投切補償單元根據(jù)可控硅模塊的通斷輸出補償電流，補償電流經(jīng)過斷路器輸送至電網(wǎng)。
[0014]本實用新型的有益效果是:該裝置綜合測控裝置配套使用，實現(xiàn)智能組網(wǎng)，可提供總線、電平和混合控制三種控制方式，網(wǎng)內(nèi)最多可容納32臺無功補償裝置。使用本實用新型時，對于負荷頻繁變化的三相電網(wǎng)，響應速度快、過零投切、無涌流、無拉弧、無需放電即可再次投入，能夠抑制諧波電流和閃變電流，并為負荷頻繁變化的用電設備快速的提供所需的無功功率補償。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型工作原理圖。
[0016]圖2為本實用新型中控制單元中的過零檢測電路示意圖。
[0017]圖3為本實用新型中控制單元中的可控硅驅(qū)動電路示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]本實施例提供的一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，如圖1所示:包括控制單元和投切補償單元，控制單元包括過可控硅驅(qū)動單元、過零檢測單元、內(nèi)部電流檢測端口、溫度檢測端口(電抗器、電容器、可控硅、環(huán)境溫度)、人機顯示面板、總線通訊和電平控制信號輸入端口。
[0020]投切補償單元包括第一可控硅模塊、第二可控硅模塊、第一電抗器、第二電抗器、第三電抗器以及角接電容器。
[0021]第一可控硅模塊的Al、Kl端、gl端，第二可控硅模塊的A2、K2端、g2端分別接入控制單元的控制信號端。第一可控硅模塊的Al端接斷路器的A相出線、Kl端接第一電抗器，第二可控硅模塊的Al端接斷路器的C相出線、Kl端接第三電抗器。
[0022]可控硅驅(qū)動電路給出驅(qū)動脈沖信號至第一可控硅模塊的gl端、第二可控硅模塊的g2端ο
[0023]第一可控硅模塊的A1、K1端、第二可控硅模塊的A2、K2端分別接入控制單元的過零檢測電路。
[0024]內(nèi)部電流互感器輸出的內(nèi)部電流信號接至內(nèi)部電流檢測電路。電抗器、電容器內(nèi)置的溫度傳感器、可控硅的溫度傳感器以及環(huán)境溫度傳感器的輸出信號接至溫度檢測端口。總線通訊電路與測控裝置及其他無功補償裝置的通訊端相連接，測控裝置輸出的電平控制信號接至無功補償裝置的電平控制信號輸入端口。
[0025]如圖2所示，本實用新型所述控制單元中的過零檢測電路，以A相可控硅過零檢測為例，Rl —端連接Kl，另一端依次連接R2、R3，R4 一端連接K2，另一端依次連接R5、R6，R3、R6的另一端連接VI，Vl的輸出端連接NI的輸入，NI的輸出一端連接3.3V電源，另一端連接輸出過零信號Zero。其中K1、K2端分別接所述投切補償單元中第一可控硅模塊的Α1、Κ1端，電阻R1~R6起限流作用，整流橋堆Vl把正弦電壓波形整流為半波，光耦NI起隔離作用，當Kl，K2兩端的電壓相等時，光耦截止，輸出為低電平，不相等時，輸出為高電平，由于該方法使用電流導通光耦，具備一定的抗諧波能力，抗干擾能力較好。電容器的過零投切即需要根據(jù)該過零信號來判斷。
[0026]如圖3所示，本實用新型所述控制單元中的可控硅驅(qū)動電路，以A相可控硅驅(qū)動電路為例，A_CTRL依次連接R6、R7、Q3，Q3的輸出端3連接R5，R5的另一端連接Q2、R4，Q2的輸出端3連接依次連接Rl、C2、R3，Rl的另一端連接Ql，Ql的輸出端2連接D3、Zl, Zl的另一端連接Tl，Tl的兩路輸出端分別連接D1、Cl、R2、D2及D4、C3、R2、D5，D2的一端連接G1，另一端連接K1，D5的一端連接G2，另一端連接K2。由脈沖變壓器Tl驅(qū)動雙向可控硅模塊觸發(fā)其導通，其中脈沖變壓器Tl的驅(qū)動電路部分采用MOS管Ql驅(qū)動，A_CTRL為單片機發(fā)出的觸發(fā)控制信號端口，在單片機復位后，A_CTRL為低電平，三極管Q3不導通，Q2也不導通，MOS管Ql不導通，保證單片機上電時脈沖變壓器不工作，當A_CTRL置高電平時，三極管Q3導通，Q2也導通，MOS管Ql導通，脈沖變壓器兩端加12V電壓，產(chǎn)生觸發(fā)電流，導通可控硅模塊。單片機在收到投切信號后，會在電壓的過零時刻發(fā)出驅(qū)動脈沖信號，投入電容器，投入時序按照先投入C相可控硅，判斷C相已投入后，再投入A相可控硅模塊。
[0027]工作時，一次電流互感器采集電網(wǎng)的電流信號，并將電流信號傳給綜合測控裝置，綜合測控裝置內(nèi)部采集電壓信號，并將電壓、電流信號進行分析、計算，得到所需補償?shù)臒o功缺額，并根據(jù)當前的無功功率及功率因數(shù)判斷是否對所述裝置進行投切操作。
[0028]當當前無功功率大于零且功率因數(shù)小于目標功率因數(shù)時，綜合測控裝置給出投入命令，通過總線通訊端口或電平控制端口給到裝置的控制單元；裝置控制單元的過零檢測電路檢測可控硅兩端的過零信號，并在收到綜合測控裝置給出的投入命令后，在電壓過零時刻，發(fā)出觸發(fā)脈沖信號，觸發(fā)雙向可控硅模塊，每半個周波輪流觸發(fā)其導通，這樣所述投切補償單元輸出補償電流，補償電流經(jīng)過斷路器輸送至電網(wǎng)，補償了電網(wǎng)的無功缺額，并將功率因數(shù)提高到目標功率因數(shù)。
[0029]當當前無功功率小于零或者功率因數(shù)大于目標功率因數(shù)時，綜合測控裝置給出切除命令，通過總線通訊端口或電平控制端口給到裝置的控制單元；裝置控制單元的可控硅驅(qū)動電路撤除觸發(fā)脈沖信號，關斷所述裝置投切補償單元的可控硅模塊，切斷電容器、電抗器通路。
[0030]本實施例控制單元的單片機采用基于ARM平臺的STM32F100RBT6 ;可控硅的驅(qū)動由脈沖變壓器生成觸發(fā)驅(qū)動信號，脈沖變壓器的型號為KMB418-311，為可控硅專用觸發(fā)變壓器，脈寬在20us以上可以可靠觸發(fā)可控硅。
[0031 ] 除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:包括控制單元和投切補償單元，所述控制單元包括過零檢測單元和可控硅驅(qū)動單元； 所述投切補償單元包括第一可控硅模塊、第二可控硅模塊、第一電抗器、第二電抗器、第三電抗器以及角接電容器；所述第一可控硅模塊的陽極端與外部三相電源的第一相線連接，陰極端與第一電抗器串聯(lián)，所述第二可控硅模塊的陽極端與外部三相電源的第三相線連接，陰極端與第二電抗器串聯(lián)，所述第一、第二、第三電抗器并聯(lián)后與角接電容器連接，所述第三電抗器另一端與外部三相電源的第二相線連接；所述第一可控硅模塊的陰陽兩極并聯(lián)有第一阻容吸收電路、第二可控硅模塊陰陽兩極并聯(lián)有第二阻容吸收電路； 所述可控硅驅(qū)動單元與第一可控硅模塊、第二可控硅模塊的控制極分別連接，所述過零檢測單元與第一可控硅模塊、第二可控硅模塊的陰陽兩極分別連接。2.根據(jù)權利要求1所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:在投切補償單元和外部三相電源之間還串聯(lián)有斷路器和內(nèi)部電流互感器。3.根據(jù)權利要求2所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:所述控制單元還包括內(nèi)部電流檢測端口，所述內(nèi)部電流檢測端口與內(nèi)部電流互感器連接。4.根據(jù)權利要求1所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:所述控制單元還包括溫度檢測端口、人機顯示端口、電源端口以及總線通訊和電平控制信號輸入端口。5.根據(jù)權利要求4所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:所述電抗器、角接電容器、第一可控硅模塊以及第二可控硅模塊內(nèi)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器輸出信號接至控制單元的溫度檢測端口。6.根據(jù)權利要求1所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:還包括電抗器風扇和散熱器風扇，所述風扇與所述控制單元的信號控制端口連接。7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的智能集成式快速諧波抑制無功補償裝置，其特征在于:所述控制單元的單片機采用基于ARM平臺的STM32F100RBT6。
【文檔編號】H02J3-18GK204304446SQ201420771565
【發(fā)明者】徐魁, 常新平, 李銘梔 [申請人]江蘇南自通華電力自動化有限公司