CN203607854U - 配电变压器自适应补偿装置 - Google Patents
配电变压器自适应补偿装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203607854U CN203607854U CN201320744331.7U CN201320744331U CN203607854U CN 203607854 U CN203607854 U CN 203607854U CN 201320744331 U CN201320744331 U CN 201320744331U CN 203607854 U CN203607854 U CN 203607854U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- distribution transformer
- module
- level
- adaptive equalization
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
配电变压器自适应补偿装置。提供了一种结构简化,降低成本,提高无功补偿精确性的配电变压器自适应补偿装置。所述配电变压器的高压侧连接高压电网、低压侧连接负载,所述自适应补偿装置连接在所述配电变压器和负载之间;所述自适应补偿装置包括中央控制器、五电平两桥臂逆变器和电流采集器,所述中央控制器通过所述电流采集器采集所述负载的三相电流数据、且通过所述五电平两桥臂逆变器输出与所述配电变压器中的无功电流反相的电流信号,以抵消所述无功电流。本实用新型将五电平两桥臂逆变器和传统电容器结合,提高了自适应补偿装置的容量,同时可以精确补偿无功,成本相对比较低,适用于中低压大功率场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及涉及一种中低压无功补偿装置,特别涉及一种五电平两桥臂配电变压器自适应补偿装置。
背景技术
随着现代化进程的不断加快,全社会的用电量不断增加,同时也对电能质量提出了更高的要求。无功电流会增加流过配电变压器和线路的电流,浪费电能,恶化电能质量,增加损耗和发热,对配电变压器和线路的绝缘不利,将大幅度降低配电变压器和线路的寿命,增加成本。因此,提高电能质量对全社会有着重要的意义。
传统的无功补偿装置采用电容器分级投切,补偿电流呈阶梯状,不能连续调节,总是处于过补偿和欠补偿状态,很难精确补偿。在装置运行过程中,需要进行频繁投切,这会影响电容器和功率开关的使用寿命,增加损耗和成本。
现有的无功补偿装置采用现代电力电子技术,对三相三桥臂逆变器进行控制,能够对无功进行自适应动态补偿,但是受到功率开关器件的限制,很难真正应用于大功率场合;同时结构和控制复杂,使得成本大幅度增加。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题,提供了一种结构简化,降低成本,提高无功补偿精确性的配电变压器自适应补偿装置。
本实用新型的技术方案是:所述配电变压器的高压侧连接高压电网、低压侧连接负载,所述自适应补偿装置连接在所述配电变压器和负载之间;
所述自适应补偿装置包括中央控制器、五电平两桥臂逆变器和电流采集器,
所述中央控制器包括DSP控制模块和FPGA模块;所述DSP控制模块用于采集、处理数据,动态提取无功和产生控制信号;所述FPGA模块用于产生功率管的驱动信号;所述DSP控制模块和FPGA模块通过地址线通讯;
所述中央控制器通过所述电流采集器采集所述负载的三相电流数据、且通过所述五电平两桥臂逆变器输出与所述配电变压器中的无功电流反相的电流信号,以抵消所述无功电流。
还包括电容器模块,所述电容器模块与所述中央控制器连接,且连接在所述五电平两桥臂逆变器的输出端;
所述电容器模块包括若干无功补偿模块,所述模块由三个电容器、三个电抗器和六个功率开关星形连接构成。
所述五电平两桥臂逆变器包括两个五电平二极管钳位式桥臂和四个等值电容,所述五电平二极管钳位式桥臂包括八个正向串联的功率开关和六个钳位电压的电力二极管;
所述配电变压器的低压侧的三相分别与第一个五电平二极管钳位式桥臂、第二个五电平二极管钳位式桥臂和四个电容的中点相连。
还包括人机交互界面,所述人机交互界面包括RS485接口和触摸屏,所述触摸屏通过RS485接口与DSP控制模块通讯。
还包括语音报警模块,所述语言报警模块包括语音模块和外接电路,所述语音模块通过外接电路与DSP控制模块相连。
所述中央控制器内还设有数字滑动平均滤波器。
本实用新型将五电平两桥臂逆变器和传统电容器结合,提高了自适应补偿装置的容量,同时可以精确补偿无功,成本相对比较低,适用于中低压大功率场合。
本实用新型具有以下有益效果:
1、采用五电平两桥臂逆变器,减少了一个桥臂,大大降低了成本,同时也降低了五电平逆变器的复杂度,提高了系统的稳定性和可靠性;
2、采用五电平两桥臂逆变器和电容器协调工作,能够实现大容量,高精度无功补偿,同时可以减少电容器的频繁投切,有利于提高使用寿命,适用于中低压大功率场合;
3、采用触摸屏作为人机交互界面,合理使用语音模块报警,结构简单,操作方便,更加符合人性化设计要求;
4、采用数字滑动平均滤波器(MA)代替数字低通滤波器(LPF),能够高精度提取无功电流,且具有良好的动态性能,有利于动态补偿无功,提高装置的自适应性。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图,
图2是本实用新型中五电平两桥臂逆变器的结构示意图,
图3是本实用新型五电平两桥臂逆变器中的功率开关示意图,
图4为本实用新型中电容器模块结构示意图;
图中1是中央控制器,2是五电平两桥臂逆变器,3是电容器模块,4是人机交互界面,5是语音报警模块,6是配电变压器,7是负载,8是高压电网,9是电流采集器。
具体实施方式
本实用新型如图1-4所示,所述配电变压器6的高压侧连接高压电网8、低压侧连接负载7,所述自适应补偿装置连接在所述配电变压器6和负载7之间;
所述自适应补偿装置包括中央控制器1、五电平两桥臂逆变器2和电流采集器9,
所述中央控制器包括DSP控制模块和FPGA模块;所述DSP控制模块用于采集、处理数据,动态提取无功和产生控制信号;所述FPGA模块用于产生功率管的驱动信号;所述DSP控制模块和FPGA模块通过地址线通讯;
所述中央控制器1通过所述电流采集器9采集所述负载7的三相电流数据、且通过所述五电平两桥臂逆变器2输出与所述配电变压器1中的无功电流反相的电流信号,以抵消所述无功电流。
还包括电容器模块3,所述电容器模块3与所述中央控制器1连接,且连接在所述五电平两桥臂逆变器2的输出端;
所述电容器模块3包括若干无功补偿模块,所述模块由三个电容器、三个电抗器和六个功率开关星形连接构成。
所述五电平两桥臂逆变器2包括两个五电平二极管钳位式桥臂和四个等值电容,所述五电平二极管钳位式桥臂包括八个正向串联的功率开关和六个钳位电压的电力二极管;
所述配电变压器6的低压侧的三相(A相、B相和C相)分别与第一个五电平二极管钳位式桥臂、第二个五电平二极管钳位式桥臂和四个电容的中点相连。
还包括人机交互界面4,所述人机交互界面4包括RS485接口和触摸屏,所述触摸屏通过RS485接口与DSP控制模块通讯。
还包括语音报警模块5,所述语言报警模块5包括语音模块和外接电路,所述语音模块通过外接电路与DSP控制模块相连。
所述中央控制器1内还设有数字滑动平均滤波器。
本实用新型中配电变压器6低压侧与低压负载7相连接,高压侧与高压电网8相连接。所述中央控制器1控制五电平两桥臂逆变器2和电容器模块3协调工作,负责与人机交互界面4通讯,控制语言报警模块5报警。本实用新型中的自适应补偿装置A相与配电变压器6低压侧A相连接,B相与配电变压器6低压侧B相连接,C相与配电变压器6低压侧C相连接。
该自适应补偿装置可以视为电流源,输出与配电变压器无功电流反相的电流信号,叠加到配电变压器低压侧,从而实现对无功的自适应补偿。
图2是本实用新型五电平两桥臂逆变器结构示意图,其包括两个五电平二极管钳位式桥臂和四个等值电容(C1,C2,C3,C4),所述五电平二极管钳位式桥臂包括八个正向串联的功率开关(V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8)和六个钳位电压的电力二极管(D1,D2,D3,D4,D5,D6)。五电平两桥臂逆变器的功率开关如图3所示。
配电变压器6的低压侧的三相:A相与第一个五电平二极管钳位式桥臂的中点M相连,B相与第二个五电平二极管钳位式桥臂的中点N相连,C相与四个电容的中点P相连。
图4是本实用新型电容器模块结构示意图,其包括多个电容器无功补偿模块,每个模块由三个电容器,三个电抗器和六个功率开关星形连接构成。
本实用新型的工作过程如下:
(1)动态提取无功。中央控制器1采集配电变压器6低压侧三相电流,将三相电流进行dq0坐标变换,将得到的dq0坐标下的无功分量通过数字滑动平均滤波器,最后再经过dq0坐标反变换,得到需要补偿的无功分量,实现动态快速提取无功分量。
(2)协调五电平两桥臂逆变器2和电容器模块3配合工作。根据五电平两桥臂逆变器和单个电容器模块的容量,合理分配无功补偿量。
针对电容器模块3,中央控制器根据单个电容器模块的容量,直接计算出电容器模块的投切个数,产生功率开关的驱动信号,合理投切电容器,使得无功补偿处于欠补偿状态。
针对五电平两桥臂逆变器2,中央控制器将剩余无功电流作为指令电流,通过电流内环作用,产生电压调制波,与三角波进行比较,得到五电平两桥臂逆变器功率开关的PWM驱动信号,实现对五电平逆变器的控制,产生需要补偿的无功电流,实现剩余无功的补偿。
五电平两桥臂逆变器的第一个桥臂产生A相所需的补偿电流,第二个桥臂产生B相所需的补偿电流,动态调节四个电容的充放电来产生C相所需的补偿电流。
这样将电容器模块3和五电平两桥臂逆变器2产生的电流叠加,得到所需的补偿电流,注入配电变压器的低压侧,实现无功的精确补偿。
本实用新型通过五电平两桥臂逆变器2和电容器模块3的协调工作,就可以实现无功的精确补偿;通过增加电容器模块的个数可以提高容量。进而可实现高精度、大容量无功补偿。
在实际应用中,若无功电流为780A,电容器模块3中单个无功补偿模块的补偿电流为100A,设置7个无功补偿模块,总计补偿700A,剩余的80A即可通过五电平两桥臂逆变器2实现精确补偿。
(3)触摸屏作为人机交互界面4,通过RS485接口与中央控制器通讯。实现对电网数据、补偿效果的显示,同时也可以实时检测装置的运行情况和控制装置的运行状态。
(4)语音报警模块5作为该装置的一个辅助功能,通过外接电路与中央控制器相连。当发生故障时,中央控制器1驱动语音模块报警,提示工作人员及时处理故障,有利于电网稳定、安全的运行。
本装置人性化设计,操作容易,结构简单,有利于提高电能质量,可以有效的提高配电变压器的利用率,能够实现高精度、大容量无功补偿,适合于中低压大功率场合。
本实用新型中的五电平两桥臂逆变器2采用线电压的工作模式改进了现有技术中五电平三桥臂逆变器所采用的相电压的工作模式;(如图2)由于AB相之间的电压固定,通过调整AC相或BC相之间的电压,获取AB相与AC相之间的电压差、或AB相与BC相之间的电压差,由于差值可调,使得作用于A相电路上的电感La的电流可调,进而实现五电平两桥臂逆变器的无功电流可调,实现精确控制。
Claims (6)
1.配电变压器自适应补偿装置,所述配电变压器(6)的高压侧连接高压电网(8)、低压侧连接负载(7),所述自适应补偿装置连接在所述配电变压器(6)和负载(7)之间;
其特征在于,所述自适应补偿装置包括中央控制器(1)、五电平两桥臂逆变器(2)和电流采集器(9),
所述中央控制器包括DSP控制模块和FPGA模块;所述DSP控制模块用于采集、处理数据,动态提取无功和产生控制信号;所述FPGA模块用于产生功率管的驱动信号;所述DSP控制模块和FPGA模块通过地址线通讯;
所述中央控制器(1)通过所述电流采集器(9)采集所述负载(7)的三相电流数据、且通过所述五电平两桥臂逆变器(2)输出与所述配电变压器(1)中的无功电流反相的电流信号,以抵消所述无功电流。
2.根据权利要求1所述的配电变压器自适应补偿装置,其特征在于,还包括电容器模块(3),所述电容器模块(3)与所述中央控制器(1)连接,且连接在所述五电平两桥臂逆变器(2)的输出端;
所述电容器模块(3)包括若干无功补偿模块,所述模块由三个电容器、三个电抗器和六个功率开关星形连接构成。
3.根据权利要求1或2所述的配电变压器自适应补偿装置,其特征在于,所述五电平两桥臂逆变器(2)包括两个五电平二极管钳位式桥臂和四个等值电容,所述五电平二极管钳位式桥臂包括八个正向串联的功率开关和六个钳位电压的电力二极管;
所述配电变压器(6)的低压侧的三相分别与第一个五电平二极管钳位式桥臂、第二个五电平二极管钳位式桥臂和四个电容的中点相连。
4.根据权利要求3所述的配电变压器自适应补偿装置,其特征在于,还包括人机交互界面(4),所述人机交互界面(4)包括RS485接口和触摸屏,所述触摸屏通过RS485接口与DSP控制模块通讯。
5.根据权利要求4所述的配电变压器自适应补偿装置,其特征在于,还包括语音报警模块(5),所述语音报警模块(5)包括语音模块和外接电路,所述语音模块通过外接电路与DSP控制模块相连。
6.根据权利要求4所述的配电变压器自适应补偿装置,其特征在于,所述中央控制器(1)内还设有数字滑动平均滤波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201320744331.7U CN203607854U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 配电变压器自适应补偿装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201320744331.7U CN203607854U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 配电变压器自适应补偿装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN203607854U true CN203607854U (zh) | 2014-05-21 |
Family
ID=50720515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201320744331.7U Expired - Fee Related CN203607854U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 配电变压器自适应补偿装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN203607854U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103580040A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | 一种配电变压器自适应补偿装置 |
-
2013
- 2013-11-22 CN CN201320744331.7U patent/CN203607854U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103580040A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | 一种配电变压器自适应补偿装置 |
CN103580040B (zh) * | 2013-11-22 | 2016-03-30 | 江苏省电力公司扬州供电公司 | 一种配电变压器自适应补偿装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203405559U (zh) | 电能回馈型电子负载 | |
CN104052079A (zh) | 电能回馈型电子负载 | |
CN203289117U (zh) | 高效率整流逆变一体化能量回馈系统 | |
CN102856916A (zh) | 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路 | |
CN103515978A (zh) | 高效率整流逆变一体化能量回馈系统 | |
CN103872938B (zh) | 一种飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法 | |
CN202586797U (zh) | 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用 | |
CN102664546A (zh) | 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用 | |
CN103580040B (zh) | 一种配电变压器自适应补偿装置 | |
CN103094918A (zh) | 一种改善电能质量的单相并网装置 | |
CN102403920B (zh) | 三电平半桥光伏并网逆变器 | |
CN103532423A (zh) | 一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器 | |
CN103078525A (zh) | 一种基于交流链接技术的ac-dc变换器 | |
CN103151917A (zh) | 微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法 | |
CN203660918U (zh) | 一种单相光伏并网逆变器 | |
CN202678980U (zh) | 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统 | |
CN203607854U (zh) | 配电变压器自适应补偿装置 | |
CN203632255U (zh) | 基于z源网络的三相静止无功发生器 | |
CN202334357U (zh) | 三电平半桥光伏并网逆变器 | |
CN106655738A (zh) | 一种无电解电容的准单级逆变器及其控制方法 | |
CN105098768A (zh) | 基于电容电流的微网变流器无缝切换控制策略 | |
CN104538977A (zh) | 一种静止同步补偿装置 | |
CN204696955U (zh) | 一种采用变压器辅助谐振的光伏逆变器 | |
CN202268699U (zh) | 一种低压电网电压稳定实时动态保障装置 | |
CN210327048U (zh) | 一种交流微电网模拟系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140521 Termination date: 20191122 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |