CN215340871U - 一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，包括：壳体、LCD液晶屏、整流模块、母线储能单元、母线监测模块、逆变全桥模块、逆变驱动模块、逆变监测模块、滤波模块、升流器、精密电流测量模块、MCU监控系统和无线模块；壳体上有输入端子和输出端子；输入端子与整流模块、母线储能单元、逆变全桥模块、滤波模块和升流器顺序连接；升流器输出端与输出端子连接；本装置体积小、重量轻方便携带和使用，并且可以根据所带不同特性的负载进行相位补偿，很好的解决了输出电流相位存在偏差的问题，提高了输出相位精度。本装置还可以通过无线方式或触摸显示屏设置进行相位同步或控制，同步精度高。

Description

一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置

技术领域

本实用新型属于电力电子技术控制领域，特别涉及一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，用于变电站一次侧加量测试。

背景技术

目前变电站一次通流测试一般采用大型调压器和补偿电抗器在一次侧进行加压通流测试，体积和重量都很大，不方便携带和现场使用。而且没有相位补偿功能，使得输出电流相位存在偏差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，通过采集升流器电流信息，进行相位补偿，并且可以通过无线方式进行同步相控。

本实用新型实施例提供一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，包括：壳体、设置在壳体表面的LCD液晶屏和安装在壳体内部的整流模块、母线储能单元、母线监测模块、逆变全桥模块、逆变驱动模块、逆变监测模块、滤波模块、升流器、精密电流测量模块、MCU监控系统和无线模块；

所述壳体上设有交流电输入端子和大电流输出端子；所述输入端子与整流模块、母线储能单元、逆变全桥模块、滤波模块和升流器，依次顺序连接；所述升流器的输出端与所述输出端子连接；

所述母线储能单元通过所述母线监测模块与所述MCU监控系统连接；

所述MCU监控系统通过所述逆变驱动模块与所述逆变全桥模块驱动连接；

所述逆变监测模块的一端连接在所述逆变全桥模块与滤波模块之间的线路上，所述逆变监测模块另一端和所述MCU监控系统连接；

所述精密电流测量模块一端连接在所述升流器输出线路上，采集电流；所述精密电流测量模块的另一端和所述MCU监控系统连接；

所述MCU监控系统分别与所述无线模块和所述LCD液晶屏连接。

进一步的，所述MCU监控系统为DSP或ARM控制器；所述MCU监控系统输出PWM信号传送至逆变驱动模块控制逆变全桥模块进行逆变输出；

所述MCU监控系统通过精密电流测量模块对所述升流器输出电流进行回采，形成闭环控制；

所述MCU监控系统判断所带负载阻抗特性，根据不同阻抗特性计算升到电流预设阈值的占空比；根据正交分解算法计算输出电流相位偏移，进行相位补偿。

进一步的，所述精密电流测量模块包括所述采样CT和所述精密测量模块；所述采样CT为高精度电流互感器，精度0.1级；所述精密测量模块为电流处理电路，包括精密电阻、16位ACD和集成运放。

进一步的，所述整流模块为集成的整流桥或分立元件组成；所述分立元件为整流电路；所述母线储能单元由电容和电阻组成；所述整流模块和所述母线储能单元将单相交流电转换成平滑高压直流。

进一步的，所述升流器为降压变压器，用于将正弦交流电压转化为低压大电流输出；所述低压大电流输出范围为30-300A。

进一步的，所述逆变全桥模块为集成的IGBT模组或由独立的IGBT组成；所述滤波模块为电感和电容组成；所述逆变全桥模块和所述滤波模块将高压直流电转换成平滑正弦交流电压。

进一步的，所述母线监测模块包括分压电阻、隔离运放和比较器；所述母线监测模块通过分压电阻采集母线储能单元的电压；经过隔离运放和比较器判断母线电压故障，将第一故障信号传给所述MCU监控系统；所述第一故障信号为过压信号或欠压信号。

进一步的，所述逆变监测模块包括电流互感器和运放比较器；所述逆变监测模块通过电流互感器采集逆变全桥模块的输出电流；经过运放比较器判断回路故障，将第二故障信号传给所述MCU监控系统；所述第二故障信号为过流信号或短路信号。

进一步的，所述无线模块为433MHz或2.4GHz无线模块；通过串口与所述MCU监控系统连接；将输入的方波脉冲信号转换成同步脉冲信号输出，用于相位同步或控制。

进一步的，所述LCD液晶屏为通用TFT显示屏；通过触摸显示屏进行参数设置和数据与状态显示。

有益效果：本实用新型是一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，与现有技术相比较，具有显著的优点与积极效果：体积小，重量轻，方便携带和使用；输出大电流，可根据所带的不同特性负载进行相位补偿，极大提高输出相位的精度；可使用其他设备通过无线方式或触摸显示屏设置进行相位同步或控制，同步精度高。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置内部结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置3D结构拆分图。

图2中部件对应的名称为：1前面板、2液晶显示屏、3主控板、4逆变板、5右侧板、6LC滤波、7底板、8升流器、9左侧板、10输出端子、11空开。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“内接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在一具体实施例中，一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，如图1所示，包括：壳体、设置在壳体表面的LCD液晶屏和安装在壳体内部的整流模块、母线储能单元、母线监测模块、逆变全桥模块、逆变驱动模块、逆变监测模块、滤波模块、升流器、精密电流测量模块、MCU监控系统和无线模块。

如图2所示，壳体由1前面板、5右侧板、7底板和9左侧板组成，壳体表面1前面板上安装有2液晶显示屏、10输出端子和11空开，壳体内部安装有3主控板、4逆变板、6LC滤波和8升流器。

壳体上设有5右侧板上的输入端子和1前面板上的10输出端子。输入端子与整流模块、母线储能单元、逆变全桥模块、滤波模块和升流器，依次顺序连接；升流器的输出端与10输出端子连接。

选择变电站220V交流电作为输入装置，也可选择交流电110V、380V等，本实用新型对此不作具体限定。电流通过输入端子、整流模块、母线储能单元、逆变全桥模块、滤波模块和8升流器，经多次转换，8升流器的输出端与10输出端子连接，输出低压大电流，范围为30-300A，上述连接装置直接从输入端子输入的测量电压取电，无需电池供电或额外的交流供电。

输入端子为3芯航插，输出端子为大电流接线端子。

整流模块为集成的整流桥或分立元件组成，分立元件为二极管整流电路，可输出高压直流，母线储能单元为大容量高电压电容和电阻组成的滤波单元，对高压直流进行滤波，输出平滑的高压直流。当断电时，母线储能单元的电阻为整个母线储能单元提供电压放点回路。整流块为壳体内单独模块。

逆变全桥模块为成的IGBT模组或者独立的IGBT组成的全桥电路；滤波模块电路可为大电流高容量电感和大容量电容组成的6LC滤波电路。高压直流通过逆变全桥模块和滤波模块电路输出平滑正弦交流电压。

8升流器为大功率变压器，变压器为降压变压器，正弦交流电压通过变压器和外接负载，输出低压大电流，范围为30-300A。

进一步的，母线储能单元通过母线监测模块与MCU监控系统连接。

母线监测模块包括：分压电阻、隔离运放和比较器。母线监测模块实时监测母线电压，进行欠压或过压保护。母线监测模块通过分压电阻对母线电压进行分压，经隔离运放和比较器判断是否有过压或欠压故障。分压后的电压通过隔离运放进行隔离，隔离后的信号传给比较器，比较器设有一个基准保护电压，当输入信号超过基准电压时，判断是否有过压或欠压故障，将故障信号传给MCU监控系统。

MCU监控系统通过逆变驱动模块与逆变全桥模块驱动连接。

逆变监测模块的一端连接在逆变全桥模块与滤波模块之间的线路上，逆变监测模块另一端和所述MCU监控系统连接。

逆变全桥模块、逆变驱动模块、逆变监测模块三部分都集成在4逆变板上。逆变驱动模块为逆变全桥模块提供驱动脉冲信号，控制全桥导通和关断，逆变驱动模块可以由不同的驱动芯片组成；逆变监测模块实时监测逆变全桥模块输出部分过流或短路状态，进行过流或短路保护。逆变监测模块通过高速电流互感器采集逆变全桥模块的输出电流，经过运放比较器判断回路是否有过流或短路故障，同时将过流或短路信号传送给MCU监控系统。

精密电流测量模块一端连接在所述升流器输出线路上，采集电流。精密电流测量模块的另一端和MCU监控系统连接。

精密电流测量模块包括采样CT和精密测量模块。采样CT连接在8升流器输出线路上，采集电流；采样CT另一端、精密测量模块和MCU监控系统顺序连接。

采样CT为精密环形电流互感器，精密测量模块为电流处理电路，精密环形电流互感器和电流处理电路组成精密电流测量模块。精密环形电流互感器固定于8升流器输出端口电流线上，电流处理电路集成在3主控板上。电流处理电路包括精密电阻、16位ADC和集成运放。电流处理电路通过精密电阻将精密环形电流互感器的输出电流转换成电压，经过高精度集成运放放大后送至16位ADC，将模拟信号转换成数字信号，最后发送至MCU监控系统。精密环形电流互感器可定制，精度0.1级；16位ADC芯片可以选用TI或ADI厂家。

MCU监控系统分别与无线模块和LCD液晶屏连接。

无线模块为433MHz或2.4GHz无线模块，通过串口跟MCU连接，其它设备可通过无线模块对本装置进行无线控制或相位同步。

LCD液晶屏可选择通用4.3寸或7寸TFT显示屏，可通过触摸显示屏进行参数设置、数据和状态显示。

上述MCU监控系统在3主控板上为控制核心，为DSP或ARM控制器，通过电源供电。MCU监控系统输出PWM信号传送至逆变驱动模块，通过逆变驱动模块控制逆变全桥模块进行逆变输出；同时通过精密电流测量模块对8升流器的输出电流进行回采，形成闭环控制，使输出电流稳定；并且MCU根据不同的负载计算不同的参数对输出电流相位进行补偿，从而精确控制输出电流的相位。

MCU监控系统仅通过逆变驱动模块驱动逆变全桥模块，即MCU监控系统依据相对于回采电流的相位对逆变全桥模块进行相位补偿，达到与回采电流相位保持同步的目的。

其中，参数包括阻抗特性和占空比。MCU监控系统判断所带负载特性为阻性，感性或容性，根据不同的负载计算升到电流预设阈值的占空比，根据正交分解算法计算输出电流相位偏移，进行相位补偿。所带负载根据现场情况决定，例如CT电流互感器、GIS开关或者一次线路。

本实用新型是一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，与现有技术相比较，具有显著地优点与积极效果：

1、体积小，重量轻，方便携带和使用；

2、输出大电流，可根据所带的不同特性负载进行相位补偿，极大提高输出相位的精度；

3、可使用其他设备通过无线方式进行相位同步或控制，同步精度高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于，包括：壳体、设置在壳体表面的LCD液晶屏和安装在壳体内部的整流模块、母线储能单元、母线监测模块、逆变全桥模块、逆变驱动模块、逆变监测模块、滤波模块、升流器、精密电流测量模块、MCU监控系统和无线模块；

所述壳体上设有交流电输入端子和大电流输出端子；所述输入端子与整流模块、母线储能单元、逆变全桥模块、滤波模块和升流器，依次顺序连接；所述升流器的输出端与所述输出端子连接；

所述母线储能单元通过所述母线监测模块与所述MCU监控系统连接；

所述MCU监控系统通过所述逆变驱动模块与所述逆变全桥模块驱动连接；

所述逆变监测模块的一端连接在所述逆变全桥模块与滤波模块之间的线路上，所述逆变监测模块另一端和所述MCU监控系统连接；

所述精密电流测量模块一端连接在所述升流器输出线路上，采集电流；所述精密电流测量模块的另一端和所述MCU监控系统连接；

所述MCU监控系统分别与所述无线模块和所述LCD液晶屏连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述精密电流测量模块包括采样CT和精密测量模块；所述采样CT为高精度电流互感器，精度0.1级；所述精密测量模块为电流处理电路，包括精密电阻、16位ACD和集成运放。

3.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述整流模块为集成的整流桥或分立元件组成；所述分立元件为整流电路；所述母线储能单元由电容和电阻组成；所述整流模块和所述母线储能单元将单相交流电转换成平滑高压直流。

4.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述升流器为降压变压器，用于将正弦交流电压转化为低压大电流输出；所述低压大电流输出范围为30-300A。

5.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述逆变全桥模块为集成的IGBT模组或由独立的IGBT组成；所述滤波模块为电感和电容组成；所述逆变全桥模块和所述滤波模块将高压直流电转换成平滑正弦交流电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述母线监测模块包括分压电阻、隔离运放和比较器；所述母线监测模块通过分压电阻采集母线储能单元的电压；经过隔离运放和比较器判断母线电压故障，将第一故障信号传给所述MCU监控系统；所述第一故障信号为过压信号或欠压信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述逆变监测模块包括电流互感器和运放比较器；所述逆变监测模块通过电流互感器采集逆变全桥模块的输出电流；经过运放比较器判断回路故障，将第二故障信号传给所述MCU监控系统；所述第二故障信号为过流信号或短路信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述无线模块为433MHz或2.4GHz无线模块；通过串口与所述MCU监控系统连接；将输入的方波脉冲信号转换成同步脉冲信号输出，用于相位同步或控制。

9.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的同步相控电流发生器装置，其特征在于：所述LCD液晶屏为通用TFT显示屏；通过触摸显示屏进行参数设置和数据与状态显示。

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