CN104300549A - 无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无功补偿装置，用于电网母线，所述无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一电感单元、一移动单元以及一电容装置，信号采集装置用于采集电网母线的信号并将所述信号发送至所述控制器；所述电感单元包括一线圈以及一用于在所述线圈内沿所述线圈的轴线运动的铁芯，控制器用于根据所述信号生成电感控制量和电容控制量，并根据所述电感控制量控制所述移动单元调节所述铁芯在所述线圈内的长度、根据所述电容控制量控制所述电容装置调节所述无功补偿装置的电容参数。本发明的无功补偿装置能够自动调节电感参数以获得最佳的抗谐效果，方便无功补偿装置的现场安装和调试，充分适应谐波干扰频率的改变以及现场电网的实际情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种无功补偿装置，特别涉及一种能够调节电感参数的无功补偿装置。
背景技术
由于电力电子技术的飞速发展，节能灯、电脑、变频调速装置、整流设备和UPS(不间断电源)等电器特性非线性的电力用户日趋广泛，给电网带来越来越严重的谐波干扰，从而影响电能质量下降。感性负载大量增加使用户的功率因数也日趋下降，因而有源滤波器及无功补偿装置被愈来愈广泛的使用。
由于电网的谐波干扰日趋严重，它对无功补偿装置造成很大的负面影响，谐波易使无功补偿装置与电网上的变压器、电动机等感抗性用电设备产生谐振，谐振时在无功补偿装置上将流过很大的电流，从而造成无功补偿装置的损坏。
为此现通用的无功补偿装置采取了：串联为电容器容抗(或容量)5％至14％的电抗器，以避开常见的五次或三次谐波干扰的措施。以减少对电网的危害。
但是，现在通用的无功补偿装置所配置的电抗器为5％、6％、7％或者12％、14％的，即是固定的，在使用现场是不能改的。因此如遇到以下情况就会发生问题：
1、如原配置的电抗器为7％，而现场跟据电网情况需14％或其它％的，只能整机更换。
2、如电网实际情况是分次谐波(1.5次～2.5次～3.5次谐波等)量大，则电抗器为5％、6％、7％或者12％、14％的无功补偿装置都不能用。
3、如电网实际运行情况是谐波次数与3次或5次相差较远，则电抗器为5％、6％、7％或者12％、14％的无功补偿装置抗谐效果较差。
4、原安装的无功补偿装置能用，但现在现场电网情况变化，谐波干扰频率改变，使原安装的无功补偿装置不能避开谐波干扰频率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无功补偿装置适应能力差，无法适应现场电网情况的缺陷，提供一种能够适应电网，自动调节电感参数以获得最佳的抗谐效果的无功补偿装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种无功补偿装置，用于电网母线，其特点在于，所述无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一电感单元、一移动单元以及一电容装置，
所述信号采集装置用于采集所述电网母线的信号并将所述信号发送至所述控制器；
所述电感单元包括一线圈以及一用于在所述线圈内沿所述线圈的轴线运动的铁芯，
所述控制器用于根据所述信号生成电感控制量和电容控制量，并根据所述电感控制量控制所述移动单元调节所述铁芯在所述线圈内的长度、根据所述电容控制量控制所述电容装置调节所述无功补偿装置的电容参数。
通过对电网母线的数据采集，可以是采集电压信号、电流信号，实现无功补偿装置提供的无功补偿量的实施调节。无功补偿装置的电感参数、能够提供的无功补偿量不再是固定不变的，能够有效地适应现场的安装环境。
通过对电网母线的信号采集，利用现有的计算方法和计算芯片就能够分析采集到的信号并由此确定功率因数和谐波信息，进而得出，无功补偿装置需要提供多少的补偿量才能满足需求，无功补偿装置通过调节自身的电感参数、电容参数来满足电网的需求。
较佳地，所述信号采集装置包括一电压互感器以及一电流互感器，
所述电压互感器用于采集所述电网母线的电压信号；
所述电流互感器用于采集所述电网母线的电流信号。
较佳地，所述铁芯为微晶合金铁芯。
微晶合金是一种金属晶粒细化至微米级的铸造合金材料，具有这种超微晶粒的合金可以表现出比其他同类合金更加优异的综合机械性能和力学性能、超强的性能稳定性和尺寸稳定性、极好的减摩性和良好的耐磨性。利用微晶合金铁芯能够提高本申请的无功补偿装置的性能。
较佳地，所述移动单元包括一同步电机、一齿轮以及一与所述齿轮啮合的齿条，所述齿轮设于所述同步电机的转子上，所述齿条与所述铁芯连接，所述控制器用于根据所述电感控制量控制所述同步电机旋转以调节所述铁芯在所述线圈内的长度。
所述齿条与所述铁芯连接，齿条的轴线(中心线)与所述铁芯的轴线可以在同一直线上，所述直线也是所述线圈的轴线。利用所述齿轮和所述齿条的配合，将同步电机的旋转运动转化成在所述直线上的直线运动。所述电感控制量可以为对电机的旋转控制量，通过对电机的控制完成所述铁芯在所述线圈内长度的控制，以调节所述电感参数。
较佳地，所述电容装置包括若干相互并联的电容单元，每一电容单元均对应一编号，所述控制器根据所述电容控制量控制所述电容装置筛选所述编号并导通筛选出的编号所对应的电容单元。
所述并联是指电容元件构成回路时，电容元件相互并联。每一电容元件可以串联一开关，所述控制器通过控制开关来控制所述电容器的导通。通过导通选择后的编号所对应的电容单元，也确认了需要导通的电容单元的数量。
通过控制所述电容单元并联接入的数量来调节电容参数，达到电网的需求。
较佳地，所述无功补偿装置还包括一显示单元，所述显示单元用于显示所述无功补偿装置的工作信息。
较佳地，所述工作信息包括无功补偿装置当前提供的无功补偿量、所述电网母线的功率因数、所述电网母线的谐波信息、所述电感单元的电感参数、所述电容装置的电容参数或所述电容装置的处于工作的电容单元的数量及编号中的一种或几种。
所述显示单元显示多种实时信息，方便操作人员掌握现场情况。为所述无功补偿装置的安装、工作提供方便。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的无功补偿装置能够自动调节电感参数以获得最佳的抗谐效果，方便无功补偿装置的现场安装和调试，充分适应谐波干扰频率的改变以及现场电网的实际情况。
附图说明
图1为本发明实施例的无功补偿装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的移动单元的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图1、图2，本实施例提供一种无功补偿装置，用于接入电网母线1，所述无功补偿装置包括一信号采集装置11、一控制器12、一电感单元13、一移动单元14、一显示单元15以及一电容装置16。
所述信号采集装置11包括一电压互感器111以及一电流互感器112。
所述电压互感器111用于采集所述电网母线的电压信号；所述电流互感器112用于采集所述电网母线的电流信号。
所述电感单元13包括一线圈131以及一用于在所述线圈内沿所述线圈的轴线运动的微晶合金铁芯132。
所述移动单元14包括一同步电机141、一齿轮142以及一与所述齿轮啮合的齿条143。所述齿轮设于所述同步电机的转子144上，所述齿条与所述微晶合金铁芯连接以带动所述微晶合金铁芯在线圈的轴线上直线运动。
所述电容装置包括5个相互并联的电容单元，每一电容单元均对应一编号，所述电容单元的编号分别为01、02、03、04、05。所述并联是指电容元件构成回路时，电容元件相互并联。每一电容元件串联一开关，所述控制器12通过控制开关来控制所述电容器的导通。
所述显示单元15用于显示所述无功补偿装置当前提供的无功补偿量、所述电网母线的功率因数、所述电网母线的谐波信息、所述电感单元的电感参数、所述电容装置的电容参数或所述电容装置的处于工作的电容单元的数量及编号。
所述显示单元15显示多种实时信息，方便操作人员掌握现场情况。为所述无功补偿装置的安装、工作提供方便。
所述控制器12用于根据所述电压信号和电流信号生成电感控制量和电容控制量，并根据所述电感控制量控制所述移动单元14调节所述微晶合金铁芯在所述线圈内的长度。
具体来说，所述控制器用于根据所述电感控制量控制所述同步电机旋转以调节所述微晶合金铁芯在所述线圈内的长度。也就是说，所述控制器12根据所述电感控制量对电机的旋转进行控制，通过对电机的控制完成所述微晶合金铁芯在所述线圈内长度的控制，以调节所述电感参数。
所述控制器还用于根据所述电容控制量控制所述电容装置导通所述电容单元的数量以及指定编号的电容单元。
本实施例无功补偿装置的工作过程为：
无功补偿装置接入电网母线，无功补偿装置的信号采集装置11通过电压互感器和电流互感器采集电网母线的电流和电压信号。并将所述电流信号和电压信号传输至所述控制器。
所述控制器分析所述电流信号和电压信号，确定功率因数和谐波信息。所述控制器根据电网所需要的无功补偿量生成电感控制量和电容控制量。
所述控制器利用所述电感控制量对同步电机的旋转进行控制，同步电机的旋转通过齿轮和齿条转化成所述微晶合金铁芯的直线运动，从而调节微晶合金铁芯在所述线圈中的长度。本实施例中，通过对功率因数和谐波信息的计算，需要无功补偿装置的铁芯处于线圈内的长度为15mm，所述长度下电感单元13的电感参数才能够满足当前电网的需求，而当前铁芯处于线圈的长度为5mm，则控制器控制所述铁芯已进入线圈的方向，移动10mm。而所述同步电机每旋转一圈所述铁芯移动1mm，因此为了使所述铁芯沿进入线圈的方向移动10mm，所述控制器控制所述同步电机旋转10圈。
所述控制器利用所述电容控制量对控制所述电容装置导通所述电容单元的数量以及指定编号的电容单元。本实施例中，需要并联的3个电容单元提供的电容参数才能够满足当前电网的需求，而当前只有编号为01的电容单元导通，则控制器控制编号02、03的电容单元的开关导通。
本实施例的无功补偿装置能够自动调节电感参数以获得最佳的抗谐效果，方便无功补偿装置的现场安装和调试，充分适应谐波干扰频率的改变以及现场电网的实际情况。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种无功补偿装置，用于电网母线，其特征在于，所述无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一电感单元、一移动单元以及一电容装置，
所述信号采集装置用于采集所述电网母线的信号并将所述信号发送至所述控制器；
所述电感单元包括一线圈以及一用于在所述线圈内沿所述线圈的轴线运动的铁芯，
所述控制器用于根据所述信号生成电感控制量和电容控制量，并根据所述电感控制量控制所述移动单元调节所述铁芯在所述线圈内的长度、根据所述电容控制量控制所述电容装置调节所述无功补偿装置的电容参数。
2.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述信号采集装置包括一电压互感器以及一电流互感器，
所述电压互感器用于采集所述电网母线的电压信号；
所述电流互感器用于采集所述电网母线的电流信号。
3.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述铁芯为微晶合金铁芯。
4.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述移动单元包括一同步电机、一齿轮以及一与所述齿轮啮合的齿条，所述齿轮设于所述同步电机的转子上，所述齿条与所述铁芯连接，所述控制器用于根据所述电感控制量控制所述同步电机旋转以调节所述铁芯在所述线圈内的长度。
5.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述电容装置包括若干相互并联的电容单元，每一电容单元均对应一编号，所述控制器根据所述电容控制量控制所述电容装置筛选所述编号并导通筛选出的编号所对应的电容单元。
6.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述无功补偿装置还包括一显示单元，所述显示单元用于显示所述无功补偿装置的工作信息。
7.如权利要求6所述的无功补偿装置，其特征在于，所述工作信息包括无功补偿装置当前提供的无功补偿量、所述电网母线的功率因数、所述电网母线的谐波信息、所述电感单元的电感参数、所述电容装置的电容参数或所述电容装置的处于工作的电容单元的数量及编号中的一种或几种。
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