一種無級補償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無級補償裝置，主要由濾波、信號采集板、逆變板、控制板、PWM脈沖驅(qū)動板構(gòu)成，本實用新型以FPGA芯片為核心元件采用實時數(shù)據(jù)采集技術(shù)和動態(tài)跟蹤技術(shù)實時監(jiān)測配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，通過監(jiān)控系統(tǒng)，可實時察看系統(tǒng)電壓、頻率、負(fù)載電流、THDi、THDu、電壓波形、電流波形及無級補償裝置輸出電流大小、波形等一系列電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，再經(jīng)逆變電路連續(xù)改變裝置輸出的無功電流大小實現(xiàn)了快速連續(xù)的無功功率補償。
【專利說明】一種無級補償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種快速連續(xù)的無功功率補償裝置，具體來說，是指一種無級補
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【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的無功補償裝置采用電力電子和單片機控制技術(shù)對并聯(lián)電容器實現(xiàn)自控，實現(xiàn)對并聯(lián)電容器組的投切控制。傳統(tǒng)補償裝置投切器件為接觸器或晶閘管，可自由組裝輸出路數(shù)，但接觸器及晶閘管投切補償方式投切電容器組為分組投切，無功輸出容量呈臺階式，補償容量不能連續(xù)調(diào)整，很難達(dá)到與系統(tǒng)無功完全平衡，容易造成過補或欠補的情況，補償后的功率因數(shù)一般在0.8-0.9左右。
[0003]接觸器為機械器件，不能快速響應(yīng)、不可快速連續(xù)投切，所以投切時間一般設(shè)為5?60秒；晶閘管的觸發(fā)方式為過零觸發(fā)，投切響應(yīng)時間最快需要10毫秒。由于采用并聯(lián)電容器組作為無功補償器件，也不能快速連續(xù)投切，對負(fù)載變化時間短(如電焊機、點焊機、數(shù)控沖床等)的設(shè)備不具備補償能力。
[0004]現(xiàn)有靜止無功發(fā)生器(SVG)雖有響應(yīng)速度快，但單個模塊補償容量小。對于稍大的供電系統(tǒng)需要多個模塊并機補償，用戶投入巨大，性價比太低。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種無級補償裝置，能夠克服上述缺陷，設(shè)備以FPGA芯片為核心元件采用實時數(shù)據(jù)采集技術(shù)和動態(tài)跟蹤技術(shù)實時監(jiān)測配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，通過液晶顯示屏，可實時察看系統(tǒng)電壓、頻率、負(fù)載電流、THDi, THDu,電壓波形、電流波形及無級補償裝置輸出的補償電流大小、波形等一系列電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，再經(jīng)逆變電路連續(xù)改變裝置輸出的無功電流大小實現(xiàn)了快速連續(xù)的無功功率補償。
[0006]本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]一種無級補償裝置，主要由以下部件構(gòu)成:
[0008]濾波、信號采集板:主要由濾波電路和信號放大整形電路構(gòu)成，所述濾波電路與配電系統(tǒng)相連接，濾波電路用于濾除無級補償裝置輸出電流中的高頻載波，信號放大整形電路用于接收電網(wǎng)電壓信號和電流信號并對信號放大整形；
[0009]逆變板:主要由IGBT逆變電路構(gòu)成，與濾波電路相連接，用于直流電與交流電間的轉(zhuǎn)變；
[0010]控制板:主要由FPGA主控芯片構(gòu)成，所述FPGA主控芯片還與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連接，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片與信號放大整形電路相連接，控制板用于接收電壓電流信號并輸出指令發(fā)送控制信息；
[0011]PWM脈沖驅(qū)動板:主要由PWM脈沖驅(qū)動電路構(gòu)成，與FPGA主控芯片、IGBT逆變電路相連接，用于接收FPGA主控芯片發(fā)送的PWM脈沖，并放大到IGBT所需的驅(qū)動電平，用于驅(qū)動IGBT功率器件。[0012]進一步地，為更好地實現(xiàn)本實用新型，還包括繼電器擴展板，所述繼電器擴展板主要由繼電器構(gòu)成，所述繼電器與FPGA主控芯片相連接。
[0013]進一步地，為更好地實現(xiàn)本實用新型，所述繼電器還與電容器組相連接。
[0014]進一步地，為更好地實現(xiàn)本實用新型，所述FPGA主控芯片還與通訊接口相連接。
[0015]進一步地，為更好地實現(xiàn)本實用新型，所述FPGA主控芯片還與顯示接口相連接。
[0016]進一步地，為更好地實現(xiàn)本實用新型，所述主控芯片選用FPGA。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0018](I)本實用新型通過采用FPGA控制芯片控制無功發(fā)生器，能夠加快其反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，實現(xiàn)對實時突變無功進行補償；
[0019](2)本實用新型通過同時對三相不平衡無功分相補償，讓每一相功率因數(shù)均保持在最佳狀態(tài)，時現(xiàn)平衡三相功率因數(shù)；
[0020](3)本實用新型通過實時無級補償，能夠?qū)崿F(xiàn)精確補償，提高補償后的功率因數(shù)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型智能無級補償裝置原理框圖；
[0022]圖2為本實用新型智能無級補償裝置FPGA芯片內(nèi)部框圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行進一步詳細(xì)介紹，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0024]實施例1:
[0025]如圖1、圖2所示，一種無級補償裝置，主要由以下部件構(gòu)成:
[0026]濾波、信號采集板:主要由濾波電路和信號放大整形電路構(gòu)成，所述濾波電路與配電系統(tǒng)相連接，濾波電路用于濾除無級補償裝置輸出電流中的高頻載波，信號放大整形電路用于接收電網(wǎng)電壓信號和電流信號并對信號放大整形；
[0027]逆變板:主要由IGBT逆變電路構(gòu)成，與濾波電路相連接，用于直流電與交流電間的轉(zhuǎn)變；
[0028]控制板:主要由FPGA主控芯片構(gòu)成，所述FPGA主控芯片還與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連接，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片與信號放大整形電路相連接，控制板用于接收電壓電流信號并輸出指令發(fā)送控制信息；
[0029]PWM脈沖驅(qū)動板:主要由PWM脈沖驅(qū)動電路構(gòu)成，與FPGA主控芯片、IGBT逆變電路相連接，用于接收FPGA主控芯片發(fā)送的PWM脈沖，并放大到IGBT所需的驅(qū)動電平，用于驅(qū)動IGBT功率器件。
[0030]通過設(shè)備采集三相電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流，通過信號放大整形電路進行信號放大和整形之后輸入到控制板中的A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送到FPGA主控芯片，F(xiàn)PGA主控芯片接收數(shù)字信號后，進行量化處理、數(shù)字濾波、限幅處理、無功分析，無功分析結(jié)果通過PWM產(chǎn)生電路生成PWM調(diào)制脈沖輸出到PWM脈沖驅(qū)動板，PWM脈沖驅(qū)動電路將脈沖信號放大到IGBT所需電平，經(jīng)過逆變板IGBT逆變電路將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流，經(jīng)過濾波電路濾除輸出電流中的高頻載波后注入電網(wǎng)。同時經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送至內(nèi)部CPU，CPU運行事先編制的程序?qū)?shù)據(jù)進行處理后發(fā)送至通訊端口。由于實時采集電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流，根據(jù)負(fù)載無功功率連續(xù)改變裝置輸出的無功電流大小，從而實現(xiàn)無功功率的無級補償。
[0031]由于采用FPGA芯片作為核心元件，采用實時數(shù)據(jù)采集技術(shù)和動態(tài)跟蹤技術(shù)實時檢測配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，能夠加快裝置的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，對實時突變無功進行補償，同時通過對三相不平衡無功分相補償，能夠?qū)崿F(xiàn)精確補償，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。
[0032]實施例2:
[0033]為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于在達(dá)到設(shè)定容量時切換到其他設(shè)備，如圖1所示，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，還包括繼電器擴展板，所述繼電器擴展板主要由繼電器構(gòu)成，所述繼電器與FPGA主控芯片相連接。在負(fù)載無功功率大于補償裝置設(shè)定補償容量時，通過采用繼電器輸出，可以投入其他的補償設(shè)備，以降低補償裝置輸出電流。本實施例其他部分與實施例1相同，不再贅述。
[0034]實施例3:
[0035]為更好地實現(xiàn)本實用新型，本實施例在實施例2的基礎(chǔ)上，所述繼電器還與電容器組相連接。通過采用繼電器與電容器組相連接的方式，可以采用電容器組為分組投切，輸出無功容量，實現(xiàn)本裝置與傳統(tǒng)設(shè)備的相銜接，進而增大了本裝置的適用范圍。本實施例其他部分與實施例2相同，不再贅述。
[0036]實施例4:
[0037]為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于與其他控制終端相連接，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，所述FPGA主控芯片還與通訊接口相連接。通過設(shè)置通訊接口，可以通過其他控制終端與FPGA主控芯片相連接，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程或其他智能化控制方式。本實施例其他部分與實施例1相同，不再贅述。
[0038]實施例5:
[0039]為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于工作人員實時了解系統(tǒng)數(shù)據(jù)，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，所述FPGA主控芯片還與顯示接口相連接。通過設(shè)置顯示接口，工作人員在需要時可以將顯示設(shè)備或其他人機交換設(shè)備連接到補償裝置通訊端口上，可以實時顯示補償數(shù)據(jù)，便于工作人員直觀了解工作狀況。本實施例其他部分與實施例1相同，不再贅述。
[0040]實施例6:
[0041]為更好地實現(xiàn)本實用新型，本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述主控芯片選用FPGA。FPGA為現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。本實施例其他部分與上述實施例相同，不再贅述。
[0042]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無級補償裝置，其特征在于包括:主要由以下部件構(gòu)成: 濾波、信號采集板:主要由濾波電路和信號放大整形電路構(gòu)成，所述濾波電路與配電系統(tǒng)相連接，濾波電路用于濾除無級補償裝置輸出電流中的高頻載波，信號放大整形電路用于接收電網(wǎng)電壓信號和電流信號并對信號放大整形； 逆變板:主要由IGBT逆變電路構(gòu)成，與濾波電路相連接，用于直流電與交流電間的轉(zhuǎn)變； 控制板:主要由FPGA主控芯片構(gòu)成，所述FPGA主控芯片還與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連接，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片與信號放大整形電路相連接，控制板用于接收電壓電流信號并輸出指令發(fā)送控制信息； PWM脈沖驅(qū)動板:主要由PWM脈沖驅(qū)動電路構(gòu)成，與FPGA主控芯片、IGBT逆變電路相連接，用于接收FPGA主控芯片發(fā)送的PWM脈沖，并放大到IGBT所需的驅(qū)動電平，用于驅(qū)動IGBT功率器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無級補償裝置，其特征在于:還包括繼電器擴展板，所述繼電器擴展板主要由繼電器構(gòu)成，所述繼電器與FPGA主控芯片相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無級補償裝置，其特征在于:所述繼電器還與電容器組相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無級補償裝置，其特征在于:所述FPGA主控芯片還與通訊接口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無級補償裝置，其特征在于:所述FPGA主控芯片還與顯示接口相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種無級補償裝置，其特征在于:所述主控芯片選用 FPGA。
【文檔編號】H02J3/18GK203707786SQ201420110291
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】夏文紅 申請人:興盛電器股份有限公司