CN104518516A - 一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路 - Google Patents

一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路 Download PDF

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张进军
王森
苏玉峰
吴玉保
冯四阳
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Abstract

本发明公开了一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，包括直流电压采样电路，所述直流电压采样电路包括第一电压传感器；负载电流采样电路，所述负载电流采样电路包括第一电流传感器，所述第一电流传感器为无源电流传感器；补偿电流采样电路，所述补偿电流采样电路包括第二电流传感器，所述第二电流传感器为有源电流传感器；电网电压采样电路，所述电网电压采样电路包括第二电压传感器，所述第二电压传感器为无源变压器；电压过零捕获电路，所述电压过零捕获电路包括过零比较器；用于将采集的电信号转换为数字信号并输送至数字信号处理器的模数转换电路。本发明提高了实时响应速度，成本有所降低，且控制功能易于实现。

Description

一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路
技术领域
本发明涉及一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，属于电力工业无功补偿设备生产制造技术领域。
背景技术
为了提高电力系统的功率因数，减少线路损耗，越来越多的功率因数补偿装置和补偿电容器被应用到电力系统中；随着大功率电力电子器件的日趋发展，作为灵活柔性交流输电系统中的重要组成部分，静止同步无功补偿装置（STATCOM）在电力系统中的应用也越来越广泛，是当今无功补偿领域最新技术的代表。在配电网中，静止同步无功补偿装置能有效解决电压波动、电压暂降、电压不平衡、谐波污染等多种电能质量问题。电压源型静止同步无功补偿装置的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的需求，提供一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，包括：
用于对补偿装置直流侧电压进行采样和调理的直流电压采样电路，所述直流电压采样电路包括第一电压传感器；
用于对用户负载电流进行采样和调理的负载电流采样电路，所述负载电流采样电路包括第一电流传感器，所述第一电流传感器为无源电流传感器；
用于对补偿装置补偿电流进行采样和调理的补偿电流采样电路，所述补偿电流采样电路包括第二电流传感器，所述第二电流传感器为有源电流传感器；
用于对电网电压进行采样和调理的电网电压采样电路，所述电网电压采样电路包括第二电压传感器，所述第二电压传感器为无源变压器；
用于对电网电压的相位信息进行采集的电压过零捕获电路，所述电压过零捕获电路包括过零比较器；
用于将所述直流电压传感器、所述交流电流传感器、所述补偿电流传感器、所述电网电压传感器和所述电网电压过零捕获电路采集的电信号转换为数字信号并输送至数字信号处理器的模数转换电路。
作为上述技术方案的改进，还包括用于对数字信号处理器发出的驱动信号进行电压放大的驱动信号放大器。
作为上述技术方案的改进，所述驱动信号放大器的输出端连接有IGBT模块和继电器，且所述所述驱动信号放大器和所述IGBT模块之间设置有用于起隔离和驱动作用的驱动电路。
作为上述技术方案的改进，所述驱动电路包括用于起光耦隔离和功率放大作用的第一驱动芯片和用于起光耦隔离作用的第二驱动芯片。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，执行速度快、控制灵明度高，从而提高了电压源型静止同步无功补偿装置的实时响应速度；结构较常规的电压源型静止同步无功补偿装置控制电路简单，成本有所降低，有利于应用推广，且控制功能易于实现，增强了电力系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路结构示意图；
图2为本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路中的驱动信号放大器的电路结构示意图。
图3为本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路中的驱动电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1所示，为本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路结构示意图。本发明所述一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，包括：用于对补偿装置直流侧电压进行采样和调理的直流电压采样电路，所述直流电压采样电路包括第一电压传感器；用于对用户负载电流进行采样和调理的负载电流采样电路，所述负载电流采样电路包括第一电流传感器，所述第一电流传感器为无源电流传感器；用于对补偿装置补偿电流进行采样和调理的补偿电流采样电路，所述补偿电流采样电路包括第二电流传感器，所述第二电流传感器为有源电流传感器；用于对电网电压进行采样和调理的电网电压采样电路，所述电网电压采样电路包括第二电压传感器，所述第二电压传感器为无源变压器；用于对电网电压的相位信息进行采集的电压过零捕获电路，所述电压过零捕获电路包括过零比较器；用于将所述直流电压传感器、所述交流电流传感器、所述补偿电流传感器、所述电网电压传感器和所述电网电压过零捕获电路采集的电信号转换为数字信号并输送至数字信号处理器的模数转换电路。
进一步地，还包括用于对数字信号处理器发出的驱动信号进行电压放大的驱动信号放大器。所述驱动信号放大器可以选择专用的放大芯片，也可以通过如图2所示的两级三极管电路来放大，由数字信号处理器发出的驱动信号和继电器控制信号经过电压放大后用于驱动驱动电路中的驱动芯片和相应的继电器。
驱动信号从数字信号处理器出来后要经过电压放大，还要经过隔离驱动芯片才可以驱动IGBT模块中的功率管，因此所述驱动信号放大器的输出端连接有IGBT模块和继电器，且所述所述驱动信号放大器和所述IGBT模块之间设置有用于起隔离和驱动作用的驱动电路。如图3所示，具体地，所述驱动电路包括用于起光耦隔离和功率放大作用的第一驱动芯片U1和用于起光耦隔离作用的第二驱动芯片U2。所述第一驱动芯片U1可以选用三菱公司的M57962作为IGBT模块的驱动芯片，这种驱动芯片采用光耦隔离，内部集成有光耦、接口、检测电路、定时复位电路、门关断电路及功率放大电路；其主要特点为：24V单电源供电，功耗较小；内置高速光耦隔离；外串电阻可输入CMOS信号，输入信号与TTL电平兼容；有定时逻辑短路保护功能。所述第二驱动芯片U2可以选用4N25光耦合器。
负载电流包含三种分量即基波有功分量、基波无功分量以及各次谐波分量，当负载为线性负载时，如果控制AC/DC变流器使得补偿电流与基波无功分量的电流值相等且方向相反，那么根据KCL定律，电网电流就等于负载电流的基波有功电流分量。但实际上由于AC/DC变流器本身存在损耗，电网需要向变流器提供有功功率，即实际上补偿电流除了包含要求补偿的无功分量之外还含有一定的有功电流分量，电网电流不仅包含负载电流的有功电流分量还包含变流器的有功电流分量。本发明所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，通过检测并调理负载电流的瞬时值、补偿电流的瞬时值、直流侧电压的瞬时值、电网电压的瞬时值以及捕获值，然后把这些数据送给数字信号处理器进行运算并输出驱动信号和控制信号，由数字信号处理器发出的驱动信号经放大后从而驱动IGBT模块中的功率管进行作业，由数字信号处理器发出的控制信号经放大后控制相关继电器进行作业，从而实现直流侧电压的控制和补偿电流的控制。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，其特征是，包括：
用于对补偿装置直流侧电压进行采样和调理的直流电压采样电路，所述直流电压采样电路包括第一电压传感器；
用于对用户负载电流进行采样和调理的负载电流采样电路，所述负载电流采样电路包括第一电流传感器，所述第一电流传感器为无源电流传感器；
用于对补偿装置补偿电流进行采样和调理的补偿电流采样电路，所述补偿电流采样电路包括第二电流传感器，所述第二电流传感器为有源电流传感器；
用于对电网电压进行采样和调理的电网电压采样电路，所述电网电压采样电路包括第二电压传感器，所述第二电压传感器为无源变压器；
用于对电网电压的相位信息进行采集的电压过零捕获电路，所述电压过零捕获电路包括过零比较器；
用于将所述直流电压传感器、所述交流电流传感器、所述补偿电流传感器、所述电网电压传感器和所述电网电压过零捕获电路采集的电信号转换为数字信号并输送至数字信号处理器的模数转换电路。
2.如权利要求1所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，其特征是，还包括用于对数字信号处理器发出的驱动信号进行电压放大的驱动信号放大器。
3.如权利要求2所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，其特征是，所述驱动信号放大器的输出端连接有IGBT模块和继电器，且所述所述驱动信号放大器和所述IGBT模块之间设置有用于起隔离和驱动作用的驱动电路。
4.如权利要求3所述的一种电压源型静止同步无功补偿装置控制电路，其特征是，所述驱动电路包括用于起光耦隔离和功率放大作用的第一驱动芯片（U1）和用于起光耦隔离作用的第二驱动芯片（U2）。
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