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一種適於矯正功率因數的鏈式svg裝置的工作方法

2023-06-06 01:42:56

一種適於矯正功率因數的鏈式svg裝置的工作方法
【專利摘要】本發明涉及 一種適於矯正功率因素的鏈式SVG裝置的工作方法,所述鏈式SVG裝置包括:H電橋多聯型的多電平逆變器;自動旁路電路;採樣電路;分相電流獨立控制電路;脈寬調製電路;當損壞的H電橋單元電路旁路後,該脈寬調製電路適於在保持所述採樣電路的採樣周期不變的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩餘的H電橋單元電路數量相對應的載波三角波移相SPWM的脈衝調製波形。
【專利說明】一種適於矯正功率因數的鏈式SVG裝置的工作方法
[0001] 本申請是分案申請,原申請的申請號2012105407918,名稱:一種鈦儲罐的清潔方 法申請日:2012-12-13。

【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種適於矯正功率因數的鏈式SVG裝置的工作方法。

【背景技術】
[0003] 目前,國內的電解企業對於鈦儲罐的泥漿沒有好的處理辦法,一般用比較乾淨的 粗四氯化鈦打走,然後打開人孔,人工站在外面戴著面具,身穿防護服,用耙子往外撥,裝在 容器內或者賣掉或者用水衝走,這些方法存在很多問題,對人體的傷害非常大。


【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種適於矯正功率因數的鏈式SVG裝置的工作 方法,以矯正電網的功率因數下降的問題。
[0005] 一種鈦儲罐的清潔方法,包括:①在密封狀態下,利用送料泵衝刷所述鈦儲罐內沉 降的泥漿,使其懸浮;②然後將懸浮的泥漿打入濃密機,進行澄清;重複步驟①、②,直至所 述鈦儲罐無泥漿;在所述鈦儲罐的三相電源輸入端連接一適於矯正功率因素的鏈式SVG裝 置。
[0006] 所述鏈式SVG裝置包括:H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接於所述三相電源 的三相H橋功率模塊構成,其中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路; 該多電平逆變器能自動旁路發生故障的H橋單元電路,以保證H電橋多聯型多電平逆變器 正常工作,使所述鏈式SVG裝置繼續達到矯正功率因數的目的。
[0007] 自動旁路電路,設於各H電橋單元電路的輸出端,且當一H電橋單元電路發生損壞 時,將該H電橋單元電路旁路; 採樣電路,適於採集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值; 分相電流獨立控制電路,其與所述採樣電路相連,適於根據所述三相電源的電壓和電 流的瞬時值,計算出所述脈寬調製電路所需的正弦調製波的調製比M和相位角J ; 脈寬調製電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用於根據所述正弦調製波的調製 比M和相位角對各H電橋單元電路之間採用的載波三角波移相SPWM進行控制;S卩,當 損壞的H電橋單元電路旁路後,該脈寬調製電路適於在保持所述採樣電路的採樣周期不變 的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相 SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩餘的H電橋單元電路數量相對應的載波 三角波移相SPWM的脈衝調製波形。
[0008] 進一步,所述分相電流獨立控制電路,包括: 鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位; 無功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的餘弦量 並與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出; 有功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦 量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參 考值相減並經過PI控制後再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出; 瞬時電流跟蹤模塊,用於先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流 疊加,然後減去所述三相電源中的瞬時電流,並通過控制器以計算出所述脈寬調製電路所 需的正弦調製波的調製比M和相位角J。
[0009] 與現有技術相比,本發明的鈦儲罐的清潔方法具有如下優點:(1)利用所述鏈式 SVG裝置,矯正由於鈦儲罐工作造成電網的功率因數下降的問題,提高了變壓器的利用率; (2 )在所述鏈式SVG裝置中設有備用H橋單元電路,能再一 H橋單元電路發生故障時,把該 故障的H橋單元電路自動旁路,並且保證H電橋多聯型多電平逆變器正常工作,S卩,矯正電 網功率因數;(3)並且在該H橋功率模塊發生損壞時,無需停機檢修,保證了電網的穩定; (4) 脈寬調製電路調節發生損壞的一相H橋功率模塊的調製波,有效的避免了諧波產生; (5) 通過分相電流獨立控制實現了三相電源不平衡輸出的補償問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了使本發明的內容更容易被清楚的理解,下面根據的具體實施例並結合附圖, 對本發明作進一步詳細的說明,其中 圖1本發明的鈦儲罐連接三相電源和鏈式SVG裝置的結構示意圖; 圖2本發明的H電橋多聯型的多電平逆變器的電路結構圖; 圖3本發明的分相電流獨立控制電路的結構框圖; 圖4本發明的載波三角波同相單層層疊SPWM調製的波形圖; 圖5本發明的發生H電橋單元模塊發生故障前的脈衝生成時序; 圖6本發明的第一種故障H電橋單元模塊被旁路後的脈衝生成時序; 圖7本發明的第二種故障H電橋單元模塊被旁路後的脈衝生成時序; 圖8為水泵連接前一電解槽、後一電解槽的示意圖。

【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明: 一種鈦儲罐的清潔方法,包括: ① 在密封狀態下,利用送料泵衝刷所述鈦儲罐內沉降的泥漿,使其懸浮; ② 然後將懸浮的泥漿打入濃密機,進行澄清,可以對澄清液進行有效回收; 重複步驟①、②,直至所述鈦儲罐無泥漿。
[0012] 在所述鈦儲罐的三相電源輸入端連接一適於矯正功率因數的鏈式SVG裝置。
[0013] 如圖1-2所示,所述鏈式SVG裝置包括: H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接於所述三相電源的三相H橋功率模塊構成,其 中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路; 自動旁路電路,設於各H電橋單元電路的輸出端,且當一 H電橋單元電路發生損壞時, 將該H電橋單元電路旁路; 採樣電路,適於採集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值,該瞬時值包括電壓和電流 的幅值、周期; 分相電流獨立控制電路,其與所述採樣電路相連,適於根據所述三相電源的電壓和電 流的瞬時值,計算出所述脈寬調製電路所需的正弦調製波的調製比M和相位角3 ; 脈寬調製電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用於根據所述正弦調製波的調製 比M和相位角3對各H電橋單元電路之間採用的載波三角波移相SPWM進行控制;S卩,當 損壞的H電橋單元電路旁路後,該脈寬調製電路適於在保持所述採樣電路的採樣周期不變 的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相 SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩餘的H電橋單元電路數量相對應的載波 三角波移相SPWM的脈衝調製波形。
[0014] 見圖3,所述分相電流獨立控制電路,包括: 鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位; 無功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的餘弦量 並與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出; 有功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦 量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參 考值相減並經過PI控制後再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出; 瞬時電流跟蹤模塊,用於先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流 疊加,然後減去所述三相電源中的瞬時電流,並通過控制器以計算出所述脈寬調製電路所 需的正弦調製波的調製比M和相位角J。
[0015] 其中參考電流為期望的補償電流,直流電壓參考值為期望的補償電壓。
[0016] 所述脈寬調製電路涉及SPWM脈寬調製法,該SPWM脈寬調製法是用一正弦波做調 制波,以F倍於正弦調製波頻率的三角波做載波進行波形比較而產生的一組幅值相等,寬 度正比於正弦調製波的矩形脈衝列來等效正弦波,從而控制開關器件(即多電平逆變器中 的開關器件)的通斷。
[0017] 本發明採用載波三角波移相SPWM控制和載波三角波層疊式SPWM控制的混合控制 算法:從整體而言,各H電橋單元電路之間採用載波三角波移相SPWM控制,而單個H電橋單 元電路採用層疊式SPWM控制的方法,這種調製方法,輸出諧波含量小,開關頻率低,且能夠 很好地解決逆變效率低的問題。
[0018] 載波三角波移相SPWM控制法,是指對於N個H電橋單元電路,採用N個相位不同, 但頻率和幅值相同的載波三角波與同一個正弦調製波進行比較,產生出N組SPWM控制脈衝 波形分別去控制N個H橋,使各個H電橋單元電路都輸出基波電壓相同的SPWM電壓波形, 然後再將這N個H電橋單元電路輸出的SPWM電壓波形進行疊加而合成出SPWM多電平電壓 波形。
[0019] N個載波三角波的初相位角應該依次移開一個角度,若採用雙極性載波三角波,這 個角度為《 =與_¥ ;若是單極性載波三角波,角度為c = 2.t/_Y。
[0020] 載波三角波層疊式SPWM控制法是應用比較早的一種多電平逆變器的SPWM調製 法。載波三角波層疊式SPWM調製法可以分為兩種,即單層層疊式SPWM調製法和多層層疊 式SPWM調製法,該兩種方法都能達到本專利的技術效果。
[0021] 載波三角波單層層疊式SPWM調製法根據兩個三角載波的相位關係又可分為載波 三角波反相單層層疊SPWM調製法(兩個載波三角波的相位相反)和載波三角波同相單層層 疊SPWM調製法(兩個載波三角波的相位相同)。載波三角波反相單層層疊SPWM調製法和載 波三角波同相單層層疊SPWM調製法這兩中調製方法沒有什麼優劣之分,本發明採用載波 三角波同相單層層疊SPWM調製法。
[0022] 在載波三角波同相單層層疊SPWM調製法中,兩個載波三角波^和的相位相 同,其工作波形如圖4所示。其中i七和為橫軸上、下層的載波三角波,&為正弦調製 波。用正弦波與三角波進行比較,在正弦波士大於三角波的部分會產生輸出SPWM脈衝,在 正弦波%小於三角波的部分會產生輸出電壓的零脈衝。由於hi與是同相的,也就是說 與不對稱於坐標橫軸,所以通過正弦波與三角波的比較,產生的輸出電壓SPWM波形 的正半周與負半軸是不相同的。
[0023] 任取一個H電橋單元電路進行研宄,從功率角度分析。設£ \為H電橋單元電路的 輸出電壓,為相電流,#為輸出電壓和相電流的夾角,則H電橋單元電路吸收的有功功率 為

【權利要求】
1. 一種適於矯正功率因素的鏈式SVG裝置的工作方法,其特徵在於: 所述鏈式SVG裝置包括: H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接於所述三相電源的三相H橋功率模塊構成,其 中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路; 自動旁路電路,設於各H電橋單元電路的輸出端,且當一H電橋單元電路發生損壞時, 將該H電橋單元電路旁路; 採樣電路,適於採集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值; 分相電流獨立控制電路,其與所述採樣電路相連的適於根據所述三相電源的電 壓和電流的瞬時值計算出所述脈寬調製電路所需的正弦調製波的調製比M和相位角 脈寬調製電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用於根據所述正弦調製波的調製 比M和相位角J對各H電橋單元電路之間採用的載波三角波移相SPWM進行控制;S卩,當 損壞的H電橋單元電路旁路後,該脈寬調製電路適於在保持所述採樣電路的採樣周期不變 的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相 SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩餘的H電橋單元電路數量相對應的載波 三角波移相SPWM的脈衝調製波形。
2. 根據權利要求1所述的工作方法,其特徵在於,所述分相電流獨立控制電路,包括: 鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位; 無功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的餘弦量 並與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出; 有功電流給定模塊,適於根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦 量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參 考值相減並經過PI控制後再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出; 瞬時電流跟蹤模塊,用於先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流 疊加,然後減去所述三相電源中的瞬時電流,並通過控制器以計算出所述脈寬調製電路所 需的正弦調製波的調製比M和相位角J。
3.-種鈦儲罐用鏈式SVG裝置的工作方法,其特徵在於:鈦儲罐的三相電源輸入端連 接所述權利要求1的鏈式SVG裝置。
【文檔編號】H02M1/42GK104467397SQ201410623423
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年12月13日 優先權日:2012年12月13日
【發明者】不公告發明人 申請人:吳小再

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