CN102035206A - 风机变流柜动态滤波无功补偿装置 - Google Patents

风机变流柜动态滤波无功补偿装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种风机变流柜动态滤波无功补偿装置，该动态滤波无功补偿装置连接变流柜输出端和电网；所述动态滤波无功补偿装置由控制电路和LC滤波电路构成；所述LC滤波电路是由三条星形接法的LC支路构成，每条LC支路均由滤波电抗器、滤波电容器、反并联晶闸管组和RC吸收电路组成；该动态滤波无功补偿装置可有效地滤除高次谐波，使电网的电压电流波形回归正弦，改善和净化用电环境，同时可实时向系统提供无功功率，做到最佳无功补偿，提高用户系统的功率因数。

Description

风机变流柜动态滤波无功补偿装置
技术领域
本发明涉及一种用于风机变流柜的动态滤波无偿无功补偿装置。
背景技术
电力电子技术的发展、电力电子设备的广泛应用和现代化大型风力发电设备的应用，已经给电力工业、制造工业、交通运输、信息产业等行业的发展带来了深刻的变化，并已成为国民经济发展中的重要组成部分。但是，随之而产生的电网谐波污染和消耗的感性无功功率也日趋严重，已经到了必须治理和认真解决的地步。
传统的控制方法是一种电容投切接触器，具有一个由电源相位检测电路、可对电容器进行预先充电的充电电路、接触器动作时间实时在线检测装置、线圈驱动电路和C P U控制器组成的接触器控制装置，充电电路可给电容器提供与三相电源某一相位时刻相一致的电压；C P U控制器根据合闸时间提前发出合闸驱动信号，使接触器主触点在该相位闭合，实现无涌流投切电容器。
但是，这种控制方法的无功补偿需要从远处的供电系统的发电机组提供无功功率，会耗费大量的电能，对于电网谐波治理成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是从供电系统发电机组长距离提供无功功率耗能高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种风机变流柜动态滤波无功补偿装置，该动态滤波无功补偿装置连接变流柜输出端和电网；所述动态滤波无功补偿装置由控制电路和LC滤波电路构成；所述LC滤波电路是由三条星形接法的LC支路构成，每条LC支路均由滤波电抗器、滤波电容器、反并联晶闸管组和RC吸收电路组成。
进一步，所述控制电路是由供电单元、传感器信号处理单元，触发关断脉冲信号单元，锁相器控制单元组成；所述供电单元为控制电路提供稳定的电源；所述传感器信号处理单元将传感器实时检测到的电网数据与比较器内设定参数比较，再由CPU处理后发送控制信号给触发关断脉冲信号单元；所述锁相器控制单元为触发关断脉冲信号单元提供电网波形零点信号；所述触发关断脉冲信号单元接收到CPU发送的控制信号和电网波形零点信号后，进行触发和关断。
进一步，所述LC支路中的滤波电抗器、滤波电容器和反并联晶闸管组串联连接，所述RC吸收电路与反并联晶闸管组并联。
进一步，调整各LC支路中的L、C参数，使各组的每条支路分别在某次谐波频率处产生谐振。
进一步，控制电路中的CPU采用16位微处理器芯片。
本发明的有益效果在于：
1.本发明技术方案能够快速检测变流系统的无功功率，并根据系统所需的无功量进行快速实时补偿。动态滤波无功补偿装置可有效地滤除高次谐波，使电网的电压电流波形回归正弦，改善和净化用电环境，同时可实时向系统提供无功功率，做到最佳无功补偿，提高用户系统的功率因数。
2.本发明技术方案加装的LCD液晶屏中文显示，实时显示系统电压、功率因数、投入系统的滤波器组数、补偿电流等数据。
3.本发明能根据不同用户系统进行个性化专门设计，滤波效果好，补偿后的功率因数不低于0.95。
4.本发明动态响应时间快，响应时间不超过10ms。
5.本发明投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无电弧重燃，无需放电即可再投，安全和可靠性能更好。
6.本发明可以通过软件调节，即可具有过压、欠压、过流、欠流、过热、掉电等保护功能，运行可靠性高。
7.本发明装置自动化程度高，采用先进的控制技术，在晶闸管投切方面采用的零电压投入和零电流关断技术，使用简单，维护量小，运行成本低廉。
8.本发明采用系列智能无功功率监控终端，16位微处理器芯片，交流采样技术，实现了实时数据采集、通讯、电网谐波分析和无功功率补偿等功能。
9.本发明采用晶闸管无触点自动投切采用风电无功电压分层处理的方法，可以连续频繁投切滤波器组而不影响开关寿命和电容器寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步详细描述。
图1是本发明风机变流柜动态滤波无功补偿装置应用原理示意图。
具体实施方式
本发明风机变流柜动态滤波无功补偿装置由控制电路和LC滤波电路构成；所述LC滤波电路是由三条星形接法的LC支路构成，每条LC支路均由滤波电抗器、滤波电容器、反并联晶闸管组和RC吸收电路组成。该动态滤波无功补偿装置连接变流柜输出端和电网。所述控制电路是由供电单元、传感器信号处理单元，触发关断脉冲信号单元，锁相器控制单元组成；所述供电单元为控制电路提供稳定的电源；所述传感器信号处理单元将传感器实时检测到的电网数据与比较器内设定参数比较，再由CPU处理后发送控制信号给触发关断脉冲信号单元；所述锁相器控制单元为触发关断脉冲信号单元提供电网波形零点信号；所述触发关断脉冲信号单元接收到CPU发送的控制信号和电网波形零点信号后，进行触发和关断。所述LC支路中的滤波电抗器、滤波电容器和反并联晶闸管组串联连接，所述RC吸收电路与反并联晶闸管组并联。所述LC支路中的滤波电抗器、滤波电容器和反并联晶闸管组串联连接，所述RC吸收电路与反并联晶闸管组并联。调整各LC支路中的L、C参数，使各组的每条支路分别在某次谐波频率处产生谐振。控制电路中的CPU采用16位微处理器芯片。
如图1所示，本发明的动态滤波无功补偿装置中的控制电路连接变流柜输出端和电网的公共点，四组LC滤波电路也连接变流柜输出端和电网的公共点。动态滤波无功补偿装置采用的是分组滤波补偿的方法。电容器容量根据用户所需补偿容量的大小分为若干小组，每组为角内控制的三角形接法。三角形的每条支路由滤波电抗器、滤波电容器、反并联晶闸管组和RC吸收电路组成，由晶闸管控制电容器的投切。每条支路为一个LC滤波电路，这种滤波电路既可以滤除谐波，又可以补偿无功功率。调节设定L、C参数，使各组的每条支路分别在某次谐波频率处产生谐振，这种串联谐振对该次谐波呈现的阻抗最小，所以该次谐波电流绝大部分就会流入这一滤波电路，很少流入电网，从而达到滤除该次谐波的目的。
由于各组的LC支路对50Hz工频而言都呈现容性，所以在实现滤除各次谐波的同时，又可以向用户负载提供容性无功功率。由于装置提供的容性无功功率的大小是根据用户的实时需要提供的，所以可以使用户负载与电网交换的无功功率减小到限定的范围之内，从而改善用户的功率因数，抑制由于无功冲击引起的电压闪变及电压波动。
上述过程是在新型智能无功功率监控终端采集到的实时数据的控制之下，以决定投切电容器的容量和最佳的投入时刻，从而为用户系统提供了近似连续可调的容性无功功率和实时动态补偿。
本发明保护范围不限于上述实施方式，凡是依据本发明技术原理所作的技术变形，均落入保护本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风机变流柜动态滤波无功补偿装置，其特征在于，该动态滤波无功补偿装置连接变流柜输出端和电网；
所述动态滤波无功补偿装置由控制电路和LC滤波电路构成；
所述LC滤波电路是由三条星形接法的LC支路构成，每条LC支路均由滤波电抗器、滤波电容器、反并联晶闸管组和RC吸收电路组成。
2.根据权利要求1所述风机变流柜动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述控制电路是由供电单元、传感器信号处理单元，触发关断脉冲信号单元，锁相器控制单元组成；
所述供电单元为控制电路提供稳定的电源；
所述传感器信号处理单元将传感器实时检测到的电网数据与比较器内设定参数比较，再由CPU处理后发送控制信号给触发关断脉冲信号单元；
所述锁相器控制单元为触发关断脉冲信号单元提供电网波形零点信号；
所述触发关断脉冲信号单元接收到CPU发送的控制信号和电网波形零点信号后，进行触发和关断。
3.根据权利要求2所述风机变流柜动态滤波无功补偿装置，其特征在于，所述LC支路中的滤波电抗器、滤波电容器和反并联晶闸管组串联连接，所述RC吸收电路与反并联晶闸管组并联。
4.根据权利要求3所述风机变流柜动态滤波无功补偿装置，其特征在于，调整各LC支路中的L、C参数，使各组的每条支路分别在某次谐波频率处产生谐振。
5.根据权利要求4所述风机变流柜动态滤波无功补偿装置，其特征在于，控制电路中的CPU采用16位微处理器芯片。
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