CN109546557B - 电能质量综合治理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能质量综合治理装置，包括装置下壳体和盖合在装置下壳体上的装置上壳体，在装置下壳体的正面板和背面板上均固定有条形散热窗，在装置下壳体的背面板上固定有插拔式航空插头，在装置壳体的正面板上固定有用于显示交互界面和状态的显示屏，在装置下壳体内固定有控制单元、驱动单元、开关电源模块和功率板逆变单元，控制单元经过驱动单元与功率板逆变单元相连接。本发明的结构设置合理，其不但有利于节省空间，减少占用体积，也有利于保证使用的安全稳定性，有利于降低电力线路中的污染，适用性强且实用性好。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种电能质量综合治理装置。
背景技术
电网中的电力负荷大部分属于感性负荷，如电动机等。运行过程中功率因数低，线路电流增大，电能损耗增大。另外在电网中存在产生谐波的电气设备，如变频器等，向电网中输送谐波，导致谐波污染，造成电能质量问题；另外一些地方由于负荷分配不均衡，会产生相间电流不平衡，零线电流大，造成变压器效率低。这些都是急需解决的问题。当前APF,SVG,SPC产品，功能单一，仅仅具有单独的补偿无功，或者滤除谐波，或者调节三相不平衡功能，不能组合选择或者同时选择以上功能，有的产品以上电能质量问题可以解决，但是体积大，质量重，功耗高，扩容麻烦，安装维修更换不方便等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构设置合理且适用性强的电能质量综合治理装置。
实现本发明目的的技术方案是一种电能质量综合治理装置，包括装置下壳体和盖合在所述装置下壳体上的装置上壳体，在所述装置下壳体的正面板和背面板上均固定有条形散热窗，在所述装置下壳体的背面板上固定有插拔式航空插头，在所述装置壳体的正面板上固定有用于显示交互界面和状态的显示屏，在所述装置下壳体内固定有控制单元、驱动单元、开关电源模块和功率板逆变单元，所述控制单元经过驱动单元与所述功率板逆变单元相连接。
所述控制单元包括主控板单元、功率板单元和与主控板单元相连接的交流采样与保护电路，所述主控板单通过塑料柱固定在功率板单元的上方，所述开关电源模块分别与所述主控板单元和功率板单元相连接，所述功率板逆变单元包括逆变电感和高频滤波的电网侧电感，所述驱动单元包括DC转换和IGB模块驱动。
所述储能电容为十二个，所述IGBT管为三个，十二个储能电容分为数量相同的两组，组内的电容相并联，在并联后再使两组之间进行串联，形成为逆变提供能量的均压结构。
在所述正面板与装置下壳体内腔之间固定有四个散热风扇，所述散热风扇通过风扇安装板固定在装置下壳体内且所述散热风扇与所述控制单元相连接。
在所述IGBT模块上设置有插片式散热器，所述插片式散热器通过导电铜柱固定在IGBT模块的正上方。
所述背面为铁质背面，所述正面板和装置下壳体均为铝合金。
在所述正面板的外侧面上部通过固定螺钉连接有拉手，在所述正面板的外侧面上部固定有开机按钮和显示指示灯。
还包括熔断器保护单元，所述熔断器保护单元包括熔断器、配合导电铜柱和熔断器固定板，所述熔断器通过熔断器固定板固定在装置下壳体上且所述导电铜柱固定在所述熔断器上。
所述IGBT模块的型号为F3L150R07W2E3_B11。
本发明具有积极的效果： 本发明的结构设置合理，其不但有利于节省空间，减少占用体积，也有利于保证使用的安全稳定性，有利于降低电力线路中的污染，同时也可以减少设备重量，而且有利于保证整体的散热性能，采用插拔式航空插头不但有利于进行扩容，而且在不影响补偿调节效果的同时，也方便进行多机并联及相互通信，一定程度上可以提高整体的使用寿命，适用性强且实用性好。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的前面板的结构示意图；
图3为本发明中交流采样与保护原理图；
图4为本发明中IGBT和风扇控制原理图。
具体实施方式
（实施例1）
图1至图4显示了本发明的一种具体实施方式，其中图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的前面板的结构示意图；图3为本发明中交流采样与保护原理图；图4为本发明中IGBT和风扇控制原理图。
见图1至图4，一种电能质量综合治理装置，包括装置下壳体1和盖合在所述装置下壳体上的装置上壳体（未画出，此为现有技术的结构），在所述装置下壳体的正面板2和背面板3上均固定有条形散热窗4，在所述装置下壳体的背面板上固定有插拔式航空插头5，采用37芯拔插式航空插头，方便带电插拔；在所述装置壳体的正面板上固定有用于显示交互界面和状态的显示屏6，在所述装置下壳体1内固定有控制单元7、驱动单元8、开关电源模块9和功率板逆变单元10，所述控制单元经过驱动单元与所述功率板逆变单元相连接（控制单元采集电网参数，经过内部分析计算，给驱动单元信号，驱动功率板逆变出大小相等方向相反的谐波电流无功电流和零序电流，来抵消电网中断这些电流，达到治理电能污染的目的；模块采用风冷散热，四个可调速散热风扇，正对着发热量较大的IGBT和它的散热器，从模块前端吸入空气，后端排出带走热量的空气，空气对流循环，达到散热目的。）。显示屏采用3.5寸触摸屏，显示模块参数。主控板会采集IGBT模块芯温度，根据温度高低，控制调速风扇的转速，以利于节能和延长风扇的使用寿命；集成开关电源模块，也是这个模块的供电系统，采用两个大功率电源模块，分别给主控板和功率板独立供电，系统更稳定。
所述控制单元7包括主控板单元71（主控板单元，模块的大脑和心脏，负责电网参数的采集运算，逆变的控制，DSP+CPLD架构。单独集成一块单元）、功率板单元72和与主控板单元相连接的交流采样与保护电路，所述主控板单通过塑料柱73固定在功率板单元的上方，所述开关电源模块分别与所述主控板单元和功率板单元相连接，采用两个大功率隔离电源模块，分别给主控板和功率板独立供电，系统更稳定。所述功率板逆变单元10包括逆变电感101和高频滤波的电网侧电感102，所述驱动单元8包括DC转换和IGBT模块驱动 (并且电源上用DC/DC方案，把24V电压转换为+15V和-10V电压来控制IGBT的开通和关断)。主控板单元，模块的大脑和心脏，负责电网参数的采集运算，逆变的PWM控制，DSP+CPLD架构。单独集成一块单元，并用塑料柱固定在功率板上方。本实施例中采用软起回路由预充电电阻和继电器组成，上电预充电电阻通过IGBT对储能电容充电，开机后继电器合闸，预充电阻短路隔离。
所述储能电容为十二个，所述IGBT管为三个，十二个储能电容分为数量相同的两组，组内的电容相并联，在并联后再使两组之间进行串联，形成为逆变提供能量的均压结构。分两组对称先并后串联，对称均压，为逆变提供能量。由CAN总线结构并联模块互联通讯，模块间相互通讯，实现均流控制，如果并联的单模块故障，不影响整体的补偿效果。
在所述正面板与装置下壳体内腔之间固定有四个散热风扇11，所述散热风扇通过风扇安装板固定在装置下壳体内且所述散热风扇与所述控制单元相连接。包括四个可调速风扇和风扇安装板。主控板会采集IGBT模块芯温度，根据温度高低，控制调速风扇的转速，以利于节能和延长风扇的使用寿命，测温以及温度保护和调试如原理图3。
在所述IGBT模块上设置有插片式散热器12，所述插片式散热器通过导电铜柱固定在IGBT模块的正上方。
所述背面为铁质背面，所述正面板和装置下壳体均为铝合金。后面板开有条形散热窗，为了增加机械强度，材料为铁。装置下壳体，材质为铝合金。高度8.8cm，宽度440cm，标准的2U即可尺。
在所述正面板的外侧面上部通过固定螺钉连接有拉手13，在所述正面板的外侧面上部固定有开机按钮14和显示指示灯15。显示指示灯有两个红绿指示灯，绿色指示灯指示运行，红色指示灯指示报警。
还包括熔断器保护单元16，所述熔断器保护单元16包括熔断器161、配合导电铜柱162和熔断器固定板163，所述熔断器通过熔断器固定板固定在装置下壳体上且所述导电铜柱固定在所述熔断器上。采用此结构如果模块内部故障严重，可以熔断隔离电网。
所述IGBT模块的型号为F3L150R07W2E3_B11。
保护有实时保护和有效值保护，当交流采样峰值比较大超过了正常值比较多，硬件保护机制启动，停机保护，正常值以内按全波采样的有效值来判断是否过压或者过流，保护原理如图4。
本发明的结构设置合理，其不但有利于节省空间，减少占用体积，也有利于保证使用的安全稳定性，有利于降低电力线路中的污染，同时也可以减少设备重量，而且有利于保证整体的散热性能，采用插拔式航空插头不但有利于进行扩容，而且在不影响补偿调节效果的同时，也方便进行多机并联及相互通信，一定程度上可以提高整体的使用寿命，适用性强且实用性好。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种电能质量综合治理装置，包括装置下壳体和盖合在所述装置下壳体上的装置上壳体，其特征在于：在所述装置下壳体的正面板和背面板上均固定有条形散热窗，在所述装置下壳体的背面板上固定有插拔式航空插头，在所述装置下壳体的正面板上固定有用于显示交互界面和状态的显示屏，在所述装置下壳体内固定有控制单元、驱动单元、开关电源模块和功率板逆变单元，所述控制单元经过驱动单元与所述功率板逆变单元相连接；
所述控制单元包括主控板单元、功率板单元和与主控板单元相连接的交流采样与保护电路，所述开关电源模块分别与所述主控板单元和功率板单元相连接，所述驱动单元包括DC转换和IGBT模块驱动；
所述电能质量综合治理装置还包括十二个储能电容，所述IGBT模块为三个，十二个储能电容分为数量相同的两组，组内的电容相并联，在并联后再使两组之间进行串联，形成为逆变提供能量的均压结构；
在所述正面板与装置下壳体内腔之间固定有四个散热风扇，所述散热风扇通过风扇安装板固定在装置下壳体内且所述散热风扇与所述控制单元相连接；
在所述IGBT模块上设置有插片式散热器，所述插片式散热器通过导电铜柱固定在IGBT模块的正上方；
在垂直于所述背面板（3）的方向上，所述功率板逆变单元（10）和所述控制单元（7）比所述驱动单元（8）更靠近所述背面板（3），
其中,所述控制单元（7）中的主控板单元（71）通过塑料柱（73）固定在功率板单元（72）上方，所述功率板逆变单元（10）包括3个逆变电感（101）和3个高频滤波的电网侧电感（102），
其中,逆变电感（101）位于比电网侧电感（102）更远离所述背面板(3)的一侧，逆变电感（101）的横截面大于电网侧电感（102）的横截面,
所述3个逆变电感（101）的排列方向与所述四个散热风扇的排列方向平行， 3个所述电网侧电感（102）的排列方向与所述四个散热风扇的排列方向平行；
在垂直于所述正面板（2）的方向上，所述开关电源模块（9）比所述主控板单元（71）更靠近所述正面板（2），并且，所述插片式散热器（12）比所述逆变电感（101）更靠近所述正面板（2），
所述插片式散热器（12）数量是3个，3个所述插片式散热器（12）的排列方向与所述四个散热风扇的排列方向平行，
所述背面板为铁质背面板，
所述正面板为铝合金；
在所述正面板的外侧面上部通过固定螺钉连接有拉手，在所述正面板的外侧面上部固定有开机按钮和显示指示灯；
还包括熔断器保护单元，所述熔断器保护单元包括熔断器、配合导电铜柱和熔断器固定板，所述熔断器通过熔断器固定板固定在装置下壳体上且所述导电铜柱固定在所述熔断器上；
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