抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著非線性負載在配電網(wǎng)中的應(yīng)用日益廣泛，電能質(zhì)量嚴重惡化，使得工業(yè)發(fā)展對電能質(zhì)量的要求超來越高。有源電力濾波裝置在理論上可以補償任意次諧波電流和無功功率，具有良好的動態(tài)性能，受到廣泛的關(guān)注，但由于電力電子器件的開關(guān)頻率和其容量相互矛盾，開關(guān)頻率隨著容量的增大而降低，使其在大功率應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。目前，市場上大容量有源電力濾波裝置的應(yīng)用主要是混合型有源電力濾波裝置，但因其無源部分參數(shù)設(shè)計難度大，且易發(fā)生諧振等缺陷，缺乏通用性。采用多臺小容量的有源電力濾波裝置并聯(lián)使用則是當前解決大容量有源電力濾波裝置的有效方法之一。多模塊并聯(lián)有源電力濾波裝置結(jié)構(gòu)靈活，可根據(jù)需要應(yīng)用于不同容量的諧波抑制場合，而且有利于標準化大規(guī)模生產(chǎn)。
[0003]對于多模塊并聯(lián)有源電力濾波裝置，根據(jù)其電流檢測和控制策略不同，可分為集中控制和分布式控制。集中控制使用一套電流互感器檢測，通過中心控制單元，分配每臺濾波單元的補償電流指令，其優(yōu)點是僅用一套檢測裝置，可節(jié)省成本，但由于多個模塊共用一套傳感器，會招致控制信號地線在模塊之間耦合，從而引入干擾，降低了系統(tǒng)的可靠性。分布式控制采用多組電流互感器，每臺濾波裝置可獨立工作，其優(yōu)點是各有源電力濾波裝置具有獨立性，都能充分發(fā)揮各自的能力對電網(wǎng)進行諧波補償，當其中一臺設(shè)備出現(xiàn)問題時不會影響到其它濾波器的正常工作，可實現(xiàn)冗余控制；不足之處在于檢測控制電路數(shù)量過多，造成資源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有集中控制型和分布控制型兩種模塊化有源濾波裝置的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置，采用集中控制方式，并吸納分布式控制模塊的優(yōu)點，使得控制單元和濾波單元全部模塊化，兩者之間通過光纖進行信號傳輸，避免了控制信號地線在模塊之間的磁耦合。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由一個主控制模塊、至少一個濾波裝置模塊和一套抽屜式機柜組成；抽屜式機柜內(nèi)配置有一套斷路器、一套避雷器、一套高通濾波器和一套電流互感器，主控制模塊和濾波裝置模塊安裝在機柜內(nèi)。
[0006]所述主控制模塊主要由信號米集系統(tǒng)、一個由數(shù)字信號處理器一和單片機一構(gòu)成的主機單元及液晶顯示器組成；主控制模塊中的信號采集系統(tǒng)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器一和控制/鎖存模塊一，信號采集系統(tǒng)將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到數(shù)字信號處理器一，經(jīng)數(shù)字信號處理器一對信號分析處理后，通過光纖傳遞給濾波裝置模塊；數(shù)字信號處理器一與單片機一通過雙口 RAM互聯(lián)，單片機一與液晶顯示器之間通過RS485網(wǎng)絡(luò)端口連接，傳輸介質(zhì)是光纖；單片機一通過RS232端口實現(xiàn)對濾波裝置模塊的通訊，控制、查詢其運行狀態(tài)； 濾波裝置模塊由數(shù)字信號處理器二和單片機二組成雙機系統(tǒng)；數(shù)字信號處理器二經(jīng)控制/鎖存模塊二接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器二的信號，和來自主控制模塊的各項補償參數(shù)信號，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的驅(qū)動信號，驅(qū)動IGBT功率單元產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流。
[0007]本發(fā)明中，主控制模塊負責檢測電網(wǎng)中的諧波電流，將數(shù)據(jù)通過光纖通訊傳遞到各濾波裝置模塊，可以避免檢測電路的重復(fù)。主控制模塊還要通過與每個濾波裝置模塊的通訊，協(xié)調(diào)控制各濾波裝置模塊的輸出功率和工作狀態(tài)。每個濾波裝置模塊各自的補償電流控制電路、控制策略和變流器結(jié)構(gòu)相同，每臺裝置中都有通訊電路，用來接收主控制模塊發(fā)出的各種參數(shù)和控制信號并反饋其自身的工作情況。通過主控制模塊的協(xié)調(diào)控制使運行中的多臺小容量濾波裝置模塊輸出相同大小的補償功率，從而產(chǎn)生一總補償電流注入系統(tǒng)，消除系統(tǒng)諧波。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先采用了閉環(huán)控制原理，保證了產(chǎn)品的工作性能，使其對50次以內(nèi)的諧波濾除能力達到理想狀態(tài)；再者是裝置高度模塊化，有利于產(chǎn)品標準化、批量化生產(chǎn)，為生產(chǎn)運營提供了便利，同時用戶可根據(jù)需求自由配置濾波裝置模塊的數(shù)量，實現(xiàn)擴容，節(jié)省購貨時間，使相同規(guī)格的濾波裝置能滿足不同容量要求的用戶，方便用戶的使用，從而提升了整個產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率；并且可以在不停止系統(tǒng)運行的情況下進行維護或撤換有問題的濾波裝置。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的電氣結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]圖2為圖1的主控制模塊和濾波裝置模塊的組成框圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1、圖2所示，本裝置并聯(lián)接在電網(wǎng)進線母線中。斷路器3、避雷器4、高通濾波器5及電流互感器6裝置在抽屜式機柜內(nèi)，其中避雷器4與高通濾波器5并聯(lián)在機柜內(nèi)母線排上，主控制模塊I與濾波裝置模塊2之間通過光纖7連接，濾波裝置模塊2的輸出端并聯(lián)在機柜內(nèi)的母線上。當斷路器3合閘后，整套裝置被充電，當濾波裝置模塊2完成預(yù)充電后，系統(tǒng)進入運行狀態(tài)。根據(jù)濾波裝置模塊2內(nèi)模塊數(shù)量的不同，構(gòu)成不同容量的整套模塊化有源電力濾波裝置。
[0012]主控制模塊I中，信號采集系統(tǒng)8包含三個高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器一 11和對信號進行濾波、放大等處理作用的控制/鎖存模塊一 12，主機單元9是由數(shù)字信號處理器一 13和單片機一 14組成的雙機系統(tǒng)。三個高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器一 11分別將來自三個單相系統(tǒng)的電流、電壓模擬信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入至控制/鎖存模塊一 12進行濾波、放大等處理后，輸出至數(shù)字信號處理器一 13中，經(jīng)數(shù)字信號處理器一 13對信號分析處理后，通過光纖7傳遞給濾波裝置模塊2，協(xié)調(diào)控制各濾波裝置模塊2的輸出功率和工作狀態(tài)，同時主機單元9還接收由各濾波裝置模塊2反饋回來的信號，監(jiān)測各濾波裝置模塊2的運行狀態(tài)；數(shù)字信號處理器一 13與單片機一 14通過雙口 RAM互聯(lián)，單片機一 14與液晶顯示器10之間通過RS485網(wǎng)絡(luò)端口連接，傳輸介質(zhì)是光纖，用以完成系統(tǒng)的人工設(shè)置；單片機一 14通過RS232端口實現(xiàn)對濾波裝置模塊2的通訊，控制、查詢其運行狀態(tài)，其物理介質(zhì)是光纖7。
[0013]濾波裝置模塊2由數(shù)字信號處理器二 15和單片機二 16組成的雙機系統(tǒng)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器二 19將來自功率單元儲能電容的電壓、裝置輸出的電流模擬信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入至控制/鎖存模塊二 18進行放大、濾波處理后，輸出至數(shù)字信號處理器二 15中，數(shù)字信號處理器二 15同時接收來自主控制模塊I的各項補償參數(shù)信號，并實時檢測儲能電容電壓和系統(tǒng)電流，用以產(chǎn)生補償所需的PWM控制信號，從而產(chǎn)生系統(tǒng)所需的驅(qū)動信號，驅(qū)動IGBT功率單元17產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流。單片機二 16負責檢測整個濾波裝置模塊2的工作狀況，如IGBT功率單元17的工作頻率和溫度、濾波裝置模塊2內(nèi)部的溫度等，并與主控制模塊I通訊，接收控制信號，匯報運行狀況。
【主權(quán)項】
1.一種抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置，其特征在于:該濾波裝置由一個主控制模塊(I)、至少一個濾波裝置模塊(2)和一套抽屜式機柜組成；抽屜式機柜內(nèi)配置有一套斷路器(3)、一套避雷器(4)、一套高通濾波器(5)和一套電流互感器(6)，主控制模塊(I)和濾波裝置模塊(2 )安裝在機柜內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置，其特征在于:主控制模塊(I)主要由信號米集系統(tǒng)(8)、一個由數(shù)字信號處理器一(13)和單片機一(14)構(gòu)成的主機單元(9)及液晶顯示器(10)組成；主控制模塊(I)中的信號采集系統(tǒng)(8)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器一(11)和控制/鎖存模塊一(12)，信號采集系統(tǒng)(8)將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到數(shù)字信號處理器一(13)，經(jīng)數(shù)字信號處理器一(13)對信號分析處理后，通過光纖(7)傳遞給濾波裝置模塊(2);數(shù)字信號處理器一(13)與單片機一(14)通過雙口 RAM互聯(lián)，單片機一(14)與液晶顯示器(10)之間通過RS485網(wǎng)絡(luò)端口連接，傳輸介質(zhì)是光纖(7);單片機一(14)通過RS232端口實現(xiàn)對濾波裝置模塊(2)的通訊，控制、查詢其運行狀態(tài)； 濾波裝置模塊(2)由數(shù)字信號處理器二(15)和單片機二(16)組成雙機系統(tǒng)；數(shù)字信號處理器二( 15)經(jīng)控制/鎖存模塊二( 18)接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器二( 19)的信號，和來自主控制模塊(I)的各項補償參數(shù)信號，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的驅(qū)動信號，驅(qū)動IGBT功率單元(17)產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流。
【專利摘要】一種抽屜柜式模塊化有源電力濾波裝置，用于電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波治理。一個主控制模塊、至少一個濾波裝置模塊和一套抽屜式機柜組成；抽屜式機柜內(nèi)配置有一套斷路器、一套避雷器、一套高通濾波器和一套電流互感器，主控制模塊和濾波裝置模塊安裝在機柜內(nèi)。本發(fā)明采用閉環(huán)控制原理，保證了產(chǎn)品工作性能，使其對50次以內(nèi)的諧波濾除能力達到理想狀態(tài)；裝置高度模塊化，有利于產(chǎn)品標準化、批量化生產(chǎn)，為生產(chǎn)運營提供了便利，同時用戶可根據(jù)需求自由配置濾波裝置模塊數(shù)量，實現(xiàn)擴容，節(jié)省購貨時間，使相同規(guī)格濾波裝置能滿足不同容量要求用戶，方便用戶使用，從而提升了整個產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率；并且可以在不停止系統(tǒng)運行情況下進行維護或撤換有問題的濾波裝置。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號】CN105656043
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張愛華, 王勝
【申請人】湖北中科電氣股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年12月2日