CN2666011Y - 带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置，适用于快速响应冲击型负荷、三相非平衡电网，由三相电流互感器、三相电压互感器、控制器、可控硅投切电容电抗器组、滤波器组成，所述的控制器由信号调理电路板、主控电路板及触发驱动阵列组成。采用本技术方案，功率因素可提高到0.9以上，可靠性高，免维护，投切速度快，动态响应时间小于20ms，能根据电网负载的变化和电焊系统的工艺要求，实现对电网的快速就地分相补偿和局域电网的群控补偿，有效抑制系统谐波，降低网损，高效节能，增加变压器带载容量，自动化程度高。

Description

带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置

技术领域

本实用新型涉及滤波及低压无功动态补偿装置，具体地说涉及一种带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置，适用于快速响应冲击型负荷、三相非平衡负载电网。

背景技术

目前电网低压无功补偿电容柜，其动态响应差、投切精度低、投切涌流大且易振荡，通讯功能不完善，无法满足冲击型负荷、三相非平衡负载电网的需求，尤其是电焊系统三相非平衡负载电网的快速就地补偿和局域电网的群控补偿的需求。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种针对快速响应系统及三相非平衡负载电网的带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置，根据电网负载的变化和电焊系统的工艺要求，实现对电焊系统电网的快速就地补偿和局域电网的群控补偿，并能吸收系统谐波。

为达到本实用新型的目的采用如下技术方案实现：一种带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置由三相电流互感器CT、三相电压互感器VT、控制器1、可控硅投切电容电抗器组2、滤波器3组成，电流互感器CT和电压互感器VT的二次线圈与控制器1的输入端相连，而它们的一次线圈则接在电网母线上，可控硅投切电容电抗器组2由若干可控硅电容电抗器支路5并联而成，滤波器3由若干滤波支路6并联而成，其特征在于：所述的可控硅电容电抗器支路5由熔断丝FUA、可控硅交流开关4和电容器CA及电抗器LA串联而成，而可控硅交流开关4是由二极管和单向可控硅反向并联而成；所述的滤波支路6由控制开关KL、滤波电感LX和滤波电容CX串联而成；可控硅投切电容电抗器组2与滤波器3相并联，若干可控硅交流开关4两控制极与控制器1的两组输出端Gi、Ki相连，若干滤波支路6中控制开关KL的控制触头与控制器1的另一组输出端Li相连；电网母线经一变压器T与控制器1的另一同步输入端RS相连；所述的控制器1由信号调理电路板7、主控电路板8及触发驱动阵列9组成，触发驱动阵列9由若干触发驱动电路板10组成，信号调理电路板7输出端SD连至主控制电路板8的输入端，主控制电路板8的一组输出端为Li，另一个输出端为通讯接口RJ，与通讯网络连接，另有三个选通控制信号端X0、X1、X2接信号调理电路板7的控制输入端，主控制电路板8还有三组输出端Ai、Bi、Ci接触发驱动阵列9的输入端，触发驱动阵列9的另一输入端为同步输入信号RS，触发驱动阵列9有两组输出端Gi及Ki。

采用本技术方案，功率因素可提高到0.9以上，可靠性高，免维护，投切速度快，动态响应时间小于20ms，能根据电网负载的变化和电焊系统的工艺要求，实现对电网的快速就地分相补偿和局域电网的群控补偿，有效抑制系统谐波，降低网损，高效节能，增加变压器带载容量，自动化程度高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型在线运行电路原理示意图；

图2是控制器1电路原理框图；

图3是信号调理电路板7电路原理图；

图4是主控电路板8电路原理图；

图5是触发驱动阵列9电路原理框图；

图6是触发驱动电路板10电路原理图。

具体实施方式

图1是本实用新型在线运行单相电路原理示意图，本实用新型最佳实施例是：每相的可控硅投切电容电抗器组2采用10个按一定编码(如4321编码)组成的不同容量的可控硅电容电抗器支路5并联而成，系统根据需要控制可控硅的通断，投切相应容量的电容器。滤波器3由4个不同的滤波支路6并联而成，主控制器1控制滤波器3的一组输出端Li有4个，编码为L4、L3、L2、L1，系统根据电网中的谐波分析，控制接通相应的滤波支路，以抑制相应的谐波成分。相应的，在图5中，触发驱动阵列9内每相有10个触发驱动电路板10，在图4中的主控制电路板8送到触发驱动阵列9的三组输出端Ai、Bi、Ci一共有12个，编码为A4、A3、A2、A1、B4、B3、B2、B1、C4、C3、C2、C1，按4321编码分别组合成不同的电容容量。

图3中，信号调理电路板7由模拟开关U1及两级运放U2组成，模拟开关U1的六个模拟输入口接三个电流信号和三个电压信号，模拟开关U1的三个控制口A、B、C接单片机U3产生的三个选通控制信号X0、X1及X2，分时选通三个电流信号和三个电压信号，将六路取样信号合成一路信号；两级运放U2由两个放大器U2A及U2B、一个稳压管ZE1、7个电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及两个电容C2、C3组成，模拟开关的输出经两级运放后变换为0～+5V的A/D采样信号即为取样信号调理电路板7的输出信号SD。

图4中，主控电路板8包括16位单片机U3、锁存器U4、译码器U5、程序存储器U6，I/O扩展电路U7，两个缓冲器U8及U9、I/O隔离及驱动电路11，键盘及显示接口电路12，看门狗复位电路U10和通讯接口电路U11(RS485)等电路组成，I/O隔离及驱动电路11由4个光耦U12、U13、U14、U15及2个驱动阵列U16及U17组成，键盘及显示接口电路12由键盘显示芯片U18、2个译码器U19及U20、2个驱动芯片U21及U22组成，取样信号调理电路板7的输出信号SD进入单片机U3的A/D输入口ACHO，单片机U3根据相应无功补偿闭环控制算法、谐波抑制原理进行计算、分析、处理，选择最优控制策略，由单片机U3输出控制信号，经锁存器U4、I/O扩展电路U7，缓冲器U8及U9，再经I/O隔离及驱动电路11，I/O隔离及驱动电路11的输出即是Ai、Bi、Ci及Li信号一共16个；通讯接口电路U11(RS485)通过RJ与通讯网络连接，根据需求实现局域电网群控，或通过与PC机连接实现对现场运行参数的实时监控。

图5中，触发驱动阵列9由若干触发驱动电路板10组成，若干触发驱动电路板10分为三组既三相的触发驱动电路阵列，每个触发驱动电路板10驱动一个可控硅。

图6是触发驱动电路板10，由移相触发脉冲产生器U23产生过零检测信号，经主控电路板8的输出信号(Ai、Bi、Ci)选通，产生移相脉冲(可调整相位)，经三极管N1驱动放大并经脉冲变压器T1隔离，最后产生触发脉冲Gi、Ki，驱动可控硅导通，RC回路起滤波作用。

本实用新型将配电系统的瞬时工作电压、电流经信号调理，进行A/D采样数字化处理后，CPU根据相应无功补偿闭环控制算法、谐波抑制原理进行计算，结合点焊工艺流程和特点进行分析、处理，选择最优控制策略，分别输出相应控制信号，送给触发驱动电路以控制相应可控硅导通或关断，使补偿电容快速投入或切除，达到及时、准确补偿无功的作用，同时控制信号亦送给滤波器抑制系统的谐波，从而进一步改善电网的质量，降低能耗，提高焊接质量。

Claims (1)

1、一种带滤波功能的低压无功动态分相补偿装置，由三相电流互感器CT、三相电压互感器VT、控制器(1)、可控硅投切电容电抗器组(2)、滤波器(3)组成，电流互感器CT和电压互感器VT的二次线圈与控制器(1)的输入端相连，而它们的一次线圈则接在电网母线上，可控硅投切电容电抗器组(2)由若干可控硅电容电抗器支路(5)并联而成，滤波器(3)由若干滤波支路(6)并联而成，其特征在于：所述的可控硅电容电抗器支路(5)由熔断丝FUA、可控硅交流开关(4)和电容器CA及电抗器LA串联而成，而可控硅交流开关(4)是由二极管和单向可控硅反向并联而成；所述的滤波支路(6)由控制开关KL、滤波电感LX和滤波电容CX串联而成；可控硅投切电容电抗器组(2)与滤波器(3)相并联，若干可控硅交流开关(4)两控制极与控制器(1)的两组输出端Gi、ki相连，若干滤波支路(6)中控制开关KL的控制触头与控制器(1)的另一组输出端Li相连；电网母线经一变压器T与控制器(1)的另一同步输入端R_S相连；所述的控制器(1)由信号调理电路板(7)、主控电路板(8)及触发驱动阵列(9)组成，触发驱动阵列(9)由若干触发驱动电路板(10)组成，信号调理电路板(7)输出端S_D连至主控制电路板(8)的输入端，主控制电路板(8)的一组输出端为Li，另一个输出端为通讯接口RJ，与通讯网络连接，另有三个选通控制信号端X0、X1、X2接信号调理电路板(7)的控制输入端，主控制电路板(8)还有三组输出端Ai、Bi、Ci接触发驱动阵列(9)的输入端，触发驱动阵列(9)的另一输入端为同步输入端R_S，触发驱动阵列(9)有两组输出端Gi及Ki。

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