專利名稱：靜止無(wú)功發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種適用于供電電壓電壓波動(dòng)大或負(fù)荷含有高次諧波的場(chǎng)合，進(jìn)行諧波濾波和快速無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)撵o止無(wú)功發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在鋼鐵冶金、石油化工等大工業(yè)用戶及大型變電站等場(chǎng)合，接入交流電網(wǎng)(6kV， 10kV，35kV電壓等級(jí)等)的工業(yè)負(fù)載在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生Wc士 1或1 士 1次諧波(k為正整數(shù))，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。由于產(chǎn)生的無(wú)功沖擊引起的電壓波動(dòng)會(huì)影響用電設(shè)備的正常工作，要消除電壓波動(dòng)必須對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，變流器低功率因數(shù)需要補(bǔ)償無(wú)功功率。為了解決類似場(chǎng)合的諧波污染和無(wú)功功率補(bǔ)償問(wèn)題，技術(shù)人員發(fā)展了多種無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，但或是成本高昂，或是實(shí)施困難，不能實(shí)現(xiàn)真正意義的連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種靜止無(wú)功發(fā)生裝置，其不僅控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、成本低、而且能就地進(jìn)行無(wú)功制、償和諧波濾波，并能真正連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目標(biāo)，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種靜止無(wú)功發(fā)生裝置，包括無(wú)源電力濾波裝置FC、IGBT控制電抗器TCR和控制系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)源電力濾波裝置FC和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)接在整流變壓器觀低壓二次側(cè)的母線上。進(jìn)一步的講，所述的無(wú)源電力濾波裝置FC和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)還可以接在具有類似負(fù)荷性質(zhì)的直接配電低壓母線上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于在整流變壓器低壓二次側(cè)或直接配電低壓(< 1000V)母線上安裝了無(wú)源電力濾波裝置(FC)，可以使負(fù)荷所需的感性無(wú)功功率在整流變壓器低壓二次側(cè)就地補(bǔ)償， 即負(fù)荷所需的感性無(wú)功功率不通過(guò)(或絕大部分不通過(guò))整流變，從而提高整流變的出力。 同時(shí)，可以使高次諧波就地吸收，傳動(dòng)裝置中的電力電子器件等非線性負(fù)荷工作時(shí)產(chǎn)生的大量諧波電流就不需要通過(guò)整流變壓器，因?yàn)門CR+FC型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置中的濾波器已經(jīng)在整流變壓器低壓二次側(cè)提供了高次諧波電流的通道，從而減少了整流變壓器的諧波損耗，降低整流變壓器的電磁振動(dòng)和噪聲。換言之，低壓動(dòng)補(bǔ)大大減輕了整流變的負(fù)擔(dān)，可以延長(zhǎng)整流變的使用壽命。2、由于TCR安裝在整流變壓器的低壓二次側(cè)或直接配電低壓(彡1000V)母線上， 工作電壓低((1000V)，不需要IGBT串、并聯(lián)，降低了成本，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，提高了裝置的穩(wěn)定性和可靠性；又由于整流變壓器是現(xiàn)成的設(shè)備，不需要另外加裝降壓變壓器，大大地節(jié)約了投資成本。3、該低壓靜止無(wú)功發(fā)生器可以按照負(fù)荷的無(wú)功變化快速調(diào)節(jié)相控電抗器的感性無(wú)功輸出，來(lái)抑制整流變壓器低壓二次側(cè)或直接配電低壓(SlOOOV)母線上的電壓波動(dòng)，從而穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)的出力。低壓動(dòng)補(bǔ)在解決了整流變壓器低壓二次側(cè)或直接配電低壓 (S 1000V)母線上電壓波動(dòng)問(wèn)題的同時(shí)，也一并解決了高壓母線的電壓波動(dòng)問(wèn)題。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為本發(fā)明低壓靜止無(wú)功發(fā)生器于軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)整流變壓器低壓二次側(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波濾波的實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖1所示，本發(fā)明的低壓靜止無(wú)功發(fā)生器用于軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)整流變壓器低壓二次側(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波濾波的實(shí)施例子，該裝置包括一套接在傳動(dòng)系統(tǒng)整流變壓器觀低壓二次側(cè)上用于吸收諧波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)源電力濾波裝置(FC) 1，一套接在傳動(dòng)系統(tǒng)整流變壓器2B低壓二次側(cè)用于快速吸收無(wú)功功率的IGBT控制電抗器(TCR) 2，以及一套控制系統(tǒng)3?？刂葡到y(tǒng)3高壓電壓電流信號(hào)輸入端接在整流變壓器觀高壓一次側(cè)電壓互感器 PTl和電流互感器CTl，控制系統(tǒng)3低壓電壓電流信號(hào)輸入端接在整流變壓器觀低壓二次側(cè)電壓互感器PT2和電流互感器CT2，控制系統(tǒng)3集無(wú)功信號(hào)采集、運(yùn)算、調(diào)節(jié)，以及IGBT脈沖觸發(fā)和系統(tǒng)保護(hù)等功能于一體。無(wú)源電力濾波裝置(FC)I固定接入低壓母線5上，其產(chǎn)生的容性無(wú)功相對(duì)不變。當(dāng)軋機(jī)負(fù)載4無(wú)功功率發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)3采樣整流變壓器 ZB高壓一次側(cè)PTl和CTl的電壓、電流信號(hào)，以及整流變壓器觀低壓二次側(cè)PT2和IGBT控制電抗器(TCR)2回路內(nèi)CT2的電壓、電流信號(hào)，來(lái)計(jì)算無(wú)功功率，與設(shè)定的無(wú)功功率比較得控制信號(hào)，調(diào)節(jié)IGBT觸發(fā)脈沖的角度，改變低壓側(cè)IGBT控制電抗器(TCR)2吸收的感性無(wú)功。從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率、提高功率因數(shù)和諧波濾波的功能。本發(fā)明的低壓靜止無(wú)功發(fā)生器是這樣實(shí)施的接在傳動(dòng)系統(tǒng)整流變壓器觀低壓二次側(cè)上用于吸收諧波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)源電力濾波裝置(FC)I是根據(jù)負(fù)載所產(chǎn)生的特征諧波和非特征諧波次數(shù)分別設(shè)計(jì)為某次諧波串聯(lián)諧振回路，而形成對(duì)某次諧波的低阻抗通道，達(dá)到吸收諧波的目的。傳動(dòng)系統(tǒng)的整流變壓器觀通常是6相整流或等效12相整流，產(chǎn)生諧波次數(shù)為(6K士 1)次或?yàn)?II士 1)次。通常設(shè)計(jì)無(wú)源電力濾波裝置(FC)I分為H5， H7，Ull, H13等濾波支路。無(wú)功功率補(bǔ)償容量是按照低壓母線上計(jì)算負(fù)荷并充分考慮到諧波補(bǔ)償容量而確定的。在整流變壓器觀的低壓二次側(cè)接入IGBT控制電抗器(TCR)2，可以快速動(dòng)態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。其控制角在90°和180°之間變化，控制系統(tǒng)通過(guò)采集整流變壓器觀高壓一次側(cè)PTl和CTl的電壓、電流信號(hào)，計(jì)算該整流變總的無(wú)功功率，與設(shè)定的無(wú)功功率進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到總的無(wú)功功率出現(xiàn)倒送時(shí)(即為容性Qc時(shí))，此時(shí)軋機(jī)空載，控制系統(tǒng)3發(fā)出指令，減小觸發(fā)角a(90° ^a^ 180° )來(lái)控制TCR裝置增大吸收感性無(wú)功功率，與無(wú)源電力濾波裝置(FC)I固定的容性無(wú)功相平衡。當(dāng)檢測(cè)到總的無(wú)功功率為感性無(wú)功時(shí)，此時(shí)軋機(jī)負(fù)載4工作，控制系統(tǒng)3發(fā)出指令，增大觸發(fā)角a(90°彡a彡180° )來(lái)控制TCR裝置減小吸收感性無(wú)功功率，使無(wú)源電力濾波裝置(FC)I固定的容性無(wú)功用來(lái)補(bǔ)償負(fù)荷所需要的感性無(wú)功，抑制電壓波動(dòng)，最終使功率因數(shù)達(dá)到0. 95以上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)迅速補(bǔ)償無(wú)功，可以削弱負(fù)荷功率沖擊，保護(hù)電氣設(shè)備。硬件系統(tǒng)采用了 IGBT 等可迅速關(guān)斷的器件，軟件系統(tǒng)采用了瞬時(shí)無(wú)功算法，響應(yīng)時(shí)間被縮短在IOms以內(nèi)，更有利于抑制電壓波和電壓閃變，特別適合用在鋼鐵企業(yè)沖擊無(wú)功變化較快的場(chǎng)所，如電弧爐和金屬材料軋制系統(tǒng)等。(2)采用多重化技術(shù)、多電平技術(shù)或P麗技術(shù)來(lái)消除次數(shù)較低的諧波，并使如7、11 等較高次數(shù)諧波減小到可以接受的程度。(3)無(wú)功電流不受母線電壓降低的影響。(4)無(wú)需大容量的電容器和各次濾波器，避免了類似事故的發(fā)生，保證了可靠地長(zhǎng)期在線運(yùn)行。(5)無(wú)需大容量電抗器，其功耗比SVC低約2個(gè)百分點(diǎn)，噪聲低約15dB。(6)由于無(wú)需安裝各次濾波器，也無(wú)需大容量的電容器和電抗器，所以同容量的 STATC0M占地面積僅為SVC的一半。(7)可以等效為可控的電流源，接入系統(tǒng)后不會(huì)改變系統(tǒng)的阻抗特性，不存在諧振問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種靜止無(wú)功發(fā)生裝置，包括無(wú)源電力濾波裝置FC、IGBT控制電抗器TCR和控制系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)源電力濾波裝置FC和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)接在整流變壓器觀低壓二次側(cè)的母線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無(wú)功發(fā)生裝置，其特征在于所述無(wú)源電力濾波裝置FC 和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)還可以接在具有類似負(fù)荷性質(zhì)的直接配電低壓母線上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種靜止無(wú)功發(fā)生裝置，包括無(wú)源電力濾波裝置FC、IGBT控制電抗器TCR和控制系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)源電力濾波裝置FC和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)接在整流變壓器ZB低壓二次側(cè)的母線上。進(jìn)一步的，所述無(wú)源電力濾波裝置FC和IGBT控制電抗器TCR與負(fù)載一起并聯(lián)還可以接在具有類似負(fù)荷性質(zhì)的直接配電低壓母線上。本發(fā)明響應(yīng)迅速、可同時(shí)對(duì)諧波和無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償、運(yùn)行范圍寬、可靠性高、功耗低，噪聲小、占地省、不會(huì)引起諧振短路，特別適合用在沖擊無(wú)功變化較快的場(chǎng)所。
文檔編號(hào)H02J3/01GK102324750SQ201110280389
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者文勁宇, 鄭建勇, 陳飛, 高留民 申請(qǐng)人:蘇州漢風(fēng)科技發(fā)展有限公司