專利名稱：一種無功補償裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)無功補償領域，尤其涉及一種無功補償裝置。
背景技術：
電網(wǎng)中的交流電在通過純電阻的時候，電能都轉(zhuǎn)換成了熱能，而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载撦d的時候，并不做功，也即沒有電能消耗，即無功功率。當然實際負載不可能為純?nèi)菪载撦d或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過負載時就有部分電能 不做功，此時的功率因數(shù)小于I。為了降低變壓器及輸送線路的損耗，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善供電環(huán)境，一般會在電網(wǎng)中并聯(lián)一個無功補償裝置來補償用戶母線的基波無功及諧波。但是，傳統(tǒng)的無功補償裝置以可編程陣列邏輯和通用陣列邏輯為核心控制器件，不僅成本高，功耗大，工作效率低，而且可擴展性差，存儲容量小，無法滿足靈活柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無功補償裝置，其并聯(lián)于電網(wǎng)中，能自動補償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，不僅功耗低，補償效率高，而且存儲容量大，成本低。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種無功補償裝置，其包括信號采樣裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、復雜可編程邏輯器件、存儲器、功率驅(qū)動板及功率單元；所述信號采樣裝置與電網(wǎng)連接，用于通過霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器采集電網(wǎng)的電流信號和電壓信號，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與信號采樣裝置連接，用于將收到的所述電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，輸出給復雜可編程邏輯器件；所述復雜可編程邏輯器件與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于分析所述數(shù)字信息進行，獲得無功功率信息，并根據(jù)該無功功率信息向功率驅(qū)動板輸出驅(qū)動信號；所述存儲器與復雜可編程邏輯器件連接，用于對存儲復雜可編程邏輯器件輸入的所有數(shù)據(jù)；所述功率驅(qū)動板與復雜可編程邏輯器件連接，用于對收到的所述驅(qū)動信號進行編碼，生成觸發(fā)脈沖信號，并輸出給功率單元，控制功率單元中開關器件的開通與關斷；所述功率單元與功率驅(qū)動板連接，用于通過所述功率器件的開通與關斷，生成所需的補償電流，輸出給電網(wǎng)。特別地，所述功率單元中開關器件為絕緣柵雙極性晶體管。特別地，所述無功補償裝置還包括串行通訊裝置，與復雜可編程邏輯器件，用于完成無功補償裝置與監(jiān)控臺之間的數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明并聯(lián)于電網(wǎng)中，補償電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，不僅功耗低，補償效率高，而且存儲容量大，成本低。


圖I為本發(fā)明實施例提供的無功補償裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。請參照圖I所示，圖I為本發(fā)明實施例提供的無功補償裝置結(jié)構(gòu)圖。本實施例中無功補償裝置包括信號采樣裝置I、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、復雜可編程邏輯器件(CPLD) 3、存儲器4、功率驅(qū)動板5、功率單元6及串行通訊裝置7。所述信號采樣裝置I與電網(wǎng)連接，用于通過霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器采 集電網(wǎng)的電流信號和電壓信號，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器2。為了能夠精確的對電網(wǎng)完成無功補償，信號采樣裝置I將通過霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器對電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流進行實時檢測。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2與信號采樣裝置I連接，用于將收到的所述電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，輸出給復雜可編程邏輯器件。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2將收到的所述電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息后，就可以通過復雜可編程邏輯器件對其進行數(shù)字處理。所述復雜可編程邏輯器件與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2連接，用于分析所述數(shù)字信息進行，獲得無功功率信息，并根據(jù)該無功功率信息向功率驅(qū)動板5輸出驅(qū)動信號。復雜可編程邏輯器件將根據(jù)數(shù)字信息中的電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓迅速計算出無功功率，并依此計算出功率單兀6輸出電壓的移相角，并在一定時刻向功率驅(qū)動板5輸出驅(qū)動信號。本實施例中復雜可編程邏輯器件選用Altera公司生產(chǎn)的MAXII系列的EPM1270T144C5，其支持用戶在器件工作時對閃存配置進行更新，支持多種雙端I/O (輸入/輸出)接口標準，而且成本低，功耗低。所述存儲器4與復雜可編程邏輯器件連接，用于對存儲復雜可編程邏輯器件輸入的所有數(shù)據(jù)。本實施例中存儲器4選用容量為8Kbits的閃存(Flash)，擁有足夠的容量存儲復雜可編程邏輯器件運算的相關數(shù)據(jù)結(jié)果。所述功率驅(qū)動板5與復雜可編程邏輯器件連接，用于對收到的所述驅(qū)動信號進行編碼，生成觸發(fā)脈沖信號，并輸出給功率單元6，控制功率單元6中開關器件的開通與關斷。所述功率單元6與功率驅(qū)動板5連接，用于通過所述功率器件的開通與關斷，生成所需的補償電流，輸出給電網(wǎng)。本實施例中功率器件選用絕緣柵雙極性晶體管，其開關速度快，易于控制。功率單元6為由絕緣柵雙極性晶體管構(gòu)成的逆變器。所述串行通訊裝置7與復雜可編程邏輯器件連接，用于完成無功補償裝置與監(jiān)控臺之間的數(shù)據(jù)傳輸。該串行通訊裝置7通過RS232接口完成與監(jiān)控臺之間的數(shù)據(jù)傳輸，將無功補償裝置的部分參數(shù)輸入監(jiān)控臺顯示，同時也可以通過串行通訊裝置7將監(jiān)控臺的控制信息輸入無功補償裝置。本發(fā)明并聯(lián)于電網(wǎng)中，補償電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，不僅功耗低，補償效率高，而且存儲容量大，成本低。上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種無功補償裝置，其特征在于，包括信號采樣裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、復雜可編程邏輯器件、存儲器、功率驅(qū)動板及功率單元； 所述信號采樣裝置與電網(wǎng)連接，用于通過霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器采集電網(wǎng)的電流信號和電壓信號，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與信號采樣裝置連接，用于將收到的所述電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，輸出給復雜可編程邏輯器件； 所述復雜可編程邏輯器件與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于分析所述數(shù)字信息進行，獲得無功功率信息，并根據(jù)該無功功率信息向功率驅(qū)動板輸出驅(qū)動信號； 所述存儲器與復雜可編程邏輯器件連接，用于對存儲復雜可編程邏輯器件輸入的所有數(shù)據(jù)； 所述功率驅(qū)動板與復雜可編程邏輯器件連接，用于對收到的所述驅(qū)動信號進行編碼，生成觸發(fā)脈沖信號，并輸出給功率單元，控制功率單元中開關器件的開通與關斷； 所述功率單元與功率驅(qū)動板連接，用于通過所述功率器件的開通與關斷，生成所需的補償電流，輸出給電網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求I所述的無功補償裝置，其特征在于，所述功率單元中開關器件為絕緣柵雙極性晶體管。
3.根據(jù)權利要求2所述的無功補償裝置，其特征在于，還包括串行通訊裝置，與復雜可編程邏輯器件，用于完成無功補償裝置與監(jiān)控臺之間的數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種無功補償裝置，其包括信號采樣裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、復雜可編程邏輯器件、存儲器、功率驅(qū)動板及功率單元。所述信號采樣裝置與電網(wǎng)連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與信號采樣裝置連接，所述復雜可編程邏輯器件與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述存儲器與復雜可編程邏輯器件連接，所述功率驅(qū)動板與復雜可編程邏輯器件連接，所述功率單元與功率驅(qū)動板連接。本發(fā)明并聯(lián)于電網(wǎng)中，能自動補償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，不僅功耗低，補償效率高，而且存儲容量大，成本低。
文檔編號H02J3/18GK102931668SQ20121044822
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者王國華, 許明君, 許錫海, 谷霄飛 申請人:無錫市錫容電力電器有限公司