CN201797321U - 配电静止无功补偿发生器 - Google Patents
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Abstract
一种配电静止无功补偿发生器，它包括一组含直流电容器的直流母线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷器。本实用新型具有如下特点：维持受电端电压，加强系统电压稳定性；补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗；抑制电网谐波；抑制电压波动和闪变；抑制三相不平衡。
Description
技术领域
本实用新型属于配电技术领域。
背景技术
在电力系统中，由于电感、电容元件的存在，系统中不仅存在着有功功率，而且存在无功功率。无功功率的存在对于电力系统和负荷的运行都非常重要，但其传输不仅会产生很大的有功损耗，而且沿着传输途径还会产生很大的电压降落，并且使电网的视在功率增大，从而对系统产生一系列不良影响，主要可以归纳为以下几个方面：
(1)电网总电流增加，使电力系统中的元件如变压器等的容量增大，从而增加了投资费用，在传送同样有功功率的情况下，增加了设备和线路的损耗。
(2)电网无功容量不足，会造成负荷端电压低，影响正常生产、生活用电；反之，若无功容量过剩，则造成电网运行电压过高，电压波动过大。
(3)降低了电网的功率因数，造成大量电能损耗。当功率因数由0.8下降至0.6时，电能损耗提高了将近一半。
常规配电无功补偿采用低压动态电容补偿装置，其优点是原理简单，安装、运行和维护都很方便。但是，它只能补偿感性无功，且不能连续调节，更重要的是它有负电压效应，当电网电压下降时，电容器上的补偿电流相应下降，使补偿的无功最急剧下降，系统由压下降更大。在系统有谐波时，还可能发生并联谐振，使谐波电流放大，甚至造成电容器的烧毁。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决以上问题，而提供一种配电静止无功补偿发生器，它是基于STATCOM技术应用于配变负荷无功补偿、过滤谐波的电能质量控制装置。
本实用新型的技术方案是这样设计的：一种配电静止无功补偿发生器，其特点是：它包括一组含直流电容器的直流母线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷器。
本实用新型根据STATCOM技术原理，采用四极型三相四线制电流源型逆变器结构，具备双DSP控制系统，具备无功、谐波综合治理功能。它具有下列特点：(1)维持受电端电压，加强系统电压稳定性；(2)补偿系统无功功率，提高 功率因数，降低线损，节能降耗；(3)抑制电网谐波；(4)抑制电压波动和闪变；(5)抑制三相不平衡。
附图说明
图1是四极型三相四线制D-SVG结构的电路原理图。
图2是基于双DSP的静止无功补偿发生器D-SVG方框图。
图3是本实用新型的组成方框图
具体实施方式
基本工作原理如下：
1)采用STATCOM技术原理
静止无功补偿器(Static Synchronous compensator，STATCOM)，它在电力系统中具有多种功能；它在高压和超高压系统中能大幅度提高有功输送能力，提高系统的静态、动态和暂态稳定性，加强功率震荡阻尼，稳定电压。
2)采用四极型三相四线制电流源型逆变器结构(如图1所示)
并联型配电静止无功发生器与系统等效为一个受控电流源。该装置向系统注入与负荷无功流或谐波电流大小相等，方向相反的电流，从而达到补偿或滤波的目的。
四极型三相四线制结构主要特点是适合于配电单相独立调节，而且可实现较大容量的无功补偿或谐波过滤。该结构的第四只桥臂主要用于调节和稳定中性线电流。
3)具备双DSP控制系统(如图2所示)
基于双DSP的D-SVG可完成复杂的控制算法，产生精确的控制脉冲。本系统采用双DPS处理芯片，其中一个DSP处理器用来完成采样控制、保护容错、谐波监测和计算输出电流波形；另外一个DSP处理器用来产生高精度PWM脉冲，并进行精确的系统测频。两个DSP处理器通过双口ARM进行数据交换，算法控制处理器将计算得到的参考输出电流波形的幅值和相位信息通过双口ARM传递给脉冲处理器，脉冲处理器将所测得的西频率通过双扣ARM传递给算法处理器控制器。
4)无功、谐波综合控制
该装置一个具备无功、谐波综合治理功能的电能质量智能控制器，可对无功、谐波、不平衡度等进行综合治理。首先，它可产生容性或感性无功，补偿曲线平滑(即需要多少就补偿多少)，响应快(10ms以内)，性能稳定(没有涌流)；其次，它可补偿非线性负荷带来的谐波电流；另外，它可补偿负荷不平衡，减少因负序电流的变压器损耗，它可快速抑制电压波形扰动，改善电能质量。
D-SVG是谐波和无功功率治理完美的解决方案，广泛应用于石油化工、冶金、电力、煤炭、电气化铁路、风电厂以及其他具有或者靠近冲击性负荷和大容量 电动机的工业领域，可以在节能降耗、提高电网安全性和稳定性、提高电网功率因数、改善电能质量等方面，发挥重要作用。
从图3可见：本实用新型主要元件包括：1组直流母线(含直流电容器)、1个基于DSP主控制器、4组独立的DSP脉冲发生器、4组独立的2单元型IGBT开关、4组独立的RCD缓冲和保护电路、4组独立的铁基纳米晶合金电抗器、1套便携式显示器、1套智能温控风扇、1套浪涌避雷器。
1)在设计中，直流母线部分采用线路板上直接敷铜的设计方式，板的正反两面均敷铜，分别与直流电容的正负极连接，电容与触发板连接部分采用Φ10的铜柱进行连接，降低了装置的体积；
2)四极型装置对应的脉冲发生器DSP处理板、IGBT开关和相应的保护电路独立运行，方便实现分相补偿和不平衡补偿控制算法，提高了系统处理速度和可靠性；
3)四极型装置的四组电抗器的各自独立设置，没有采用共同铁心结构，在配电单相补偿和不平衡补偿时损耗低，散热效果好；
4)本装置提供了160*240mm的可拆卸的便携式显示器，方便现场调试和优化系统配置；
5)在散热处理上，主控制板配置了温度监测功能，在底部和顶部配置的排风扇采用了受主板控制的智能温控方式，IGBT开关配置了晶体管散热器，这样既提高了装置的性能，也提高了风扇的寿命。
6)装置配置了浪涌避雷器，适合于户外运行。
Claims (1)
1.一种配电静止无功补偿发生器，其特征在于：它包括一组含直流电容器的直流母线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷器。
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