CN203617709U - 电力电容动态补偿滤波调节器 - Google Patents

电力电容动态补偿滤波调节器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，包括若干组反并联可控硅模块、若干组可控硅触发电路、数字处理模块、光电隔离电路、电压信号采样电路、过电压吸收模块、电源模块、散热模块，控制信号经过热保护模块及光电隔离电路输入，单片机收到投切指令后，根据电压信号采样电路判断投切时间和投切顺序，数字处理模块发出的高频直流脉冲信号，通过光电隔离电路传递给对应可控硅触发电路，可控硅触发电路连接对应进行无放电时间的过零投切控制可控硅模块，当温度升高时，分别启动散热模块及热保护模块。本实用新型具有零放电时间，响应时间快，无电流冲击的特点，能最大限度的满足电网无功波动需求，同时提高电容器使用寿命。

Description

电力电容动态补偿滤波调节器
技术领域
本实用新型涉及一种适用于配电系统中新型动态无功补偿及谐波治理装置，具体涉及可以满足快速投切电力电容器组的新型动态补偿滤波调节器。
背景技术
目前电力电容器的投切开关一般都采用专用的交流接触器、复合开关、动态无功补偿投切调节器。由于交流接触器投切电容器过程中存在一定的合闸涌流，同时由于电容器的频繁切换，电容器的放电不充分导致交流接触器触头氧化损坏，电容器经过大电流的冲击开路、炸裂。复合开关由于切换过程中虽然能实现电容器的过零投切，但由于器件本身的机械寿命、电寿命以及耐受冲击电压的能力较差，同时由于复合开关本身对于电容器放电时间存在较高要求，因此在实际运行过程中容易损坏开关本身及电容器。现行的动态无功补偿调节器虽然采用的模拟控制技术能够满足过零投切的能力，但也存在一定的放电延时，实际使用中由于电网中存在大量的干扰，以及现有负载波动性较快，导致投切间隔过短而损坏。而在电力系统中，由于符合需要大量消耗无功功率以满足负荷要求，为提高功率因数，减少无功线损，因此，需要安装低压成套无功功率补偿装置，可是，在补偿装置中，电容投切开关是进行无功功率补偿的必要元器件。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电力电容动态补偿滤波调节器，具有零放电时间的特点，以满足新型动态无功补偿及谐波治理装置的要求，特别是针对各种不同电容器接线方式投切的开关。
本实用新型的技术问题是按如下技术方案实现的：构造一种电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，包括若干组反并联可控硅模块、若干组可控硅触发电路、数字处理模块、光电隔离电路、电压信号采样电路、过电压吸收模块、电源模块、散热模块，控制信号经过热保护模块及光电隔离电路输入，单片机收到投切指令后，根据电压信号采样电路判断投切时间和投切顺序，数字处理模块发出的高频直流脉冲信号，通过光电隔离电路传递给对应可控硅触发电路，可控硅触发电路连接对应进行无放电时间的过零投切控制可控硅模块，当温度升高时，分别启动散热模块及热保护模块。
实现本实用新型的一种电力电容动态补偿滤波调节器，具有如下优点：具有零放电时间，响应时间快，无电流冲击的特点，能最大限度的满足电网无功波动需求，同时提高电容器使用寿命。本实用新型结构简单，可靠性好，实用性强。
附图说明
图1本实用新型动态补偿滤波调节器的外接线路图；
图2本实用新型动态补偿滤波调节器的控制框架图；
图3本实用新型调节器的可控硅脉冲触发模块原理图；
图4本实用新型调节器的电压信号采样电路原理图。
具体实施方式
一种电力电容动态补偿滤波调节器，参考如图2所示，包括若干组反并联可控硅模块、若干组可控硅触发电路、数字处理模块、光电隔离电路、电压信号采样电路、过电压吸收模块、电源模块、散热模块组成。
本实用新型电力电容动态补偿滤波调节器，控制信号经过热保护模块及光电隔离电路输入，单片机收到投切指令后，根据电压信号采样电路判断投切时间和投切顺序，数字处理模块发出的高频直流脉冲信号，通过光电隔离电路传递给对应可控硅触发电路，可控硅触发电路连接对应进行无放电时间的过零投切控制可控硅模块。当温度升高时，分别启动散热模块及热保护模块。反并联可控硅模块为两个反向并联的可控硅模块。可控硅脉冲触发电路为每组两个脉冲变压器及外围电路组成。光电隔离电路为电阻和光耦组成。电压信号采样电路为分压功率电阻、磁感、反向保护二极管、光耦、反向器组成。过电压吸收模块为功率电阻和高电压电容器组成。电源模块为电源变压器、整流二极管、稳压管、电解电容组成。数字处理模块为单片机、反向器、电容器、晶振组成。无放电时间的过零投切控制为控制可控硅投切的高频直流脉冲信号的时间、频率。散热模块包括表面氧化处理的铝质散热器、温控开关及散热风扇。热保护模块包括温控开关。
下面结合具体实施例及附图对本实用新型作进一步的说明。
参考如图1的外接线路图。其中L1、L2、L3、N与配电系统三相四县电源相连，V+、VA、VB、VC端为控制信号接口，外接动态无功补偿控制器，由动态无功补偿控制器进行控制。下端三个接口分别接△接电容器、Y接电容器、单相电容器(也可是电抗器与电容器组合成的滤波电容器组)，可构成三相角外接共补控制方式、三相星接分补控制方式、三相角内接共/分补控制方式。电容两端接上容性投切指示灯显示是否投入或切除。
参考如图2所示的控制框架图。外接动态无功补偿控制器输出的电平控制信号，经过光电隔离电路输入数字处理模块。数字处理模块在接收到控制信号后，通过电压信号采样回路对现有三相交流电的电压进行实时判断，选择合适的时机控制电路中的可控硅脉冲触发回路。可控硅脉冲触发回路接反并联的可控硅模块，对可控硅进行导通截止控制。可控硅模块一端接电网，另一端接电容器(组)。电容器(组)通过可控硅模块向电网吸收无功功率及谐波电流。可控硅模块接过电压吸收模块，以吸收投切过程中可能出现的过电压，并通过散热模块进行散热，以保证新型动态补偿滤波调节器的连续稳定运行。
参考如图3所示的可控硅脉冲触发模块原理图。触发模块主要包括高频脉冲信号发生部分和可控硅触发电流的输出部分。不同控制方式的电容器(组)通过动态补偿滤波调节器C1、C2、C3的3个端子与配电系统连接，通过控制可控硅模块的导通截止来控制电容器(组)的投入和切除，从而达到实时调节系统无功功率平衡，以达到提高功率因数、吸收谐波电流、稳定电压波动范围的目的。
在图3中，由于每相可控硅模块的反向电压值应按照两端交流额定电压值约4倍来选取。由数字处理模块产生的10～30kHz的高频脉冲信号经过电源回路增强放大后，经过D15～D22的二极管进行方向调制，脉冲变压器T4、T5、T6、T7进行隔离，再经过二极管D9、D10、D11、D12与可控硅模块K极G极相连，对可控硅模块进行触发。
参考如图4中所示的电压信号采样电路原理图。电压信号采样回路包括磁感L4～L9滤波抗干扰部分和由光耦U1～U2(SHARP PC817)、反向保护二极管D7～D8、功率电阻R3～R4、电容C12～C13构成的电压方波信号采样部分。由于采用了可控硅两端电压信号采样部分，能够实时采集可控硅导通截止过程中的电压情况，能保证每次投切过程中无须放电要求，实现零放电时间的过零投切技术。
本实用新型的一种电力电容动态补偿滤波调节器，通过外接直流电平进行控制，检测可控硅两端在电容器投切过程中电压变化情况，通过数字处理模块合理控制可控硅触发模块投切的时间和顺序，具有零放电时间投切的效果。过零投切模块包括数字处理模块、电压信号采样电路、时间判断模块、可控硅脉冲触发模块，所述的电压信号采样电路包括分压电阻、电压变送器等采集系统电压信号，将信号输入单片机进行分析计算，通过可控硅脉冲触发输出模块控制可控硅导通/截止，从而实现零放电时间投切可控硅的功能。
本实用新型可实现电网上电压与电流的平稳过渡和电容器组零电流投切，避免对电网的干扰。控制同一组电容器相邻两次投切最小间隔时间为0.02s，无需电容器放电时间，不产生涌流，无过电压。其中电容器接线方式有：三相电容角外接共补、三相四线角外接共补/分补、三相电容角内接共补/分补。本实用新型采用现代数字控制技术，具体适用于配电系统中，作为动态无功补偿及谐波治理装置中电容器组的投切开关使用。
需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的所描述的内容的情况下对它进行的各种显而易见的改变和改善都在本实用新型的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，包括若干组反并联可控硅模块、若干组可控硅触发电路、数字处理模块、光电隔离电路、电压信号采样电路、过电压吸收模块、电源模块、散热模块，控制信号经过热保护模块及光电隔离电路输入，单片机收到投切指令后，根据电压信号采样电路判断投切时间和投切顺序，数字处理模块发出的高频直流脉冲信号，通过光电隔离电路传递给对应可控硅触发电路，可控硅触发电路连接对应进行无放电时间的过零投切控制可控硅模块，当温度升高时，分别启动散热模块及热保护模块。
2.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述反并联可控硅模块为两个反向并联的可控硅模块。
3.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述可控硅脉冲触发电路包括每组两个脉冲变压器及外围电路。
4.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述光电隔离电路包括电阻及光耦。
5.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述电压信号采样电路包括分压功率电阻、磁感、反向保护二极管、光耦、反向器。
6.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述过电压吸收模块包括功率电阻及高电压电容器。
7.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述电源模块包括电源变压器、整流二极管、稳压管、电解电容。
8.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述数字处理模块包括单片机、反向器、电容器、晶振。
9.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述无放电时间的过零投切控制为控制可控硅投切的高频直流脉冲信号的时间、频率。
10.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述散热模块包括表面氧化处理的铝质散热器、温控开关及散热风扇。
11.根据权利要求1所述的电力电容动态补偿滤波调节器，其特征在于，所述热保护模块包括温控开关。
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