一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置的製作方法

2023-04-23 21:27:01 1

專利名稱：一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電能質量控制技術領域，特別是涉及一種具有諧波濾除作用的無 功補償裝置。主要用於石油鑽機、礦山開採等行業。
背景技術：
眾所周知，無功功率及諧波對電力糸統的危害極大，使電網功率因數降低，產生高 次諧波，電壓波形畸變，電壓波動，閃變和三相不平衡，造成電能質量下降，網絡損耗增加等 不良影響。石油鑽採、礦山開採設備通常工作於公共電網所不及的沙漠、海洋和陸地等環境 場合，其中的電站子糸統由數臺柴油發電機組及其相應的控制糸統構成，為石油鑽採、礦山 開採設備提供動力電源。因直流電機具有驅動功率大，過載能力強，調速性能好的優點，由 此石油鑽機廣泛採用直流電機作為驅動設備。由於直流電機在工作中需進行交直流變換， 在交直流變換過程中產生很大的諧波分量，其諧波電流含有率達32%，同時功率因數也很 低，功率因數只有0. 42-0. 63左右，造成大量的能源浪費和電能質量的降低，因此，對石油 鑽機電驅動糸統進行諧波濾除和提高功率因數，顯得尤其重要。傳統的無功功率補償控制器，控制投切迴路採用交流接觸器，是一種機械投切方 式，其補償控制器動態跟蹤特性差，抗幹擾性差，因此控制精度較低，容易產生電火花，無法 應用於易燃易爆的場合，同時會降低觸點的工作壽命。現有無功功率補償控制器，採用固定式電容器與晶閘管控制電抗器方式，存在如 下缺點1.電容器固定式投入，電容一直處於投入狀態，再利用一組電抗器進行負補償，這 種補償方式雖然能提高糸統功率因數，但糸統諧波治理效果差；2.因電容一直處於投入狀態，控制電抗器的可控矽長期處於未完全導通狀態，這 種狀態使糸統功耗大，熱量高；3、石油鑽機、礦山開採等行業，由於工作環境的複雜多變，經常造成負載的突加或 突卸，從而引起由柴油發電機組組成的小電網電壓大幅度波動，導致負載無法正常工作。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有諧波濾除及無功補償裝置技術中的不足，提供 「一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置」。該裝置結構設計合理、成本低、使用安全、可靠。 採用全數字控制糸統，實現高速在線動態監測，糸統響應時間縮短到20ms，有效濾除4次、5 次、7次、11次諧波，諧波電流吸收率大於80%以上；大幅度提高糸統的功率因數，糸統功率 因數可達0. 93以上，有效降低發電設備和供電線路的損耗；有效改善電能質量，確保糸統 的安全、穩定、經濟運行，延長糸統使用壽命。為了實現上述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現的一種具有諧波濾除作 用的無功補償裝置，包括有信號採集裝置、人機界面裝置、電抗控制裝置、諧波濾除裝置。所述 電抗控制裝置由PID控制器2、保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路組成。所述PID控制器2其輸入端通過PID控制器1與電源電流採樣電路電連接、與變壓器電壓採樣電路及反 饋電流採樣電路電連接，其反饋電壓採樣電路與採集裝置輸入端電連接，其輸出端依次與保護 電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路電連接，其輸出端還與信號採集裝置電連接。所述諧波濾除裝置由PID控制器1、Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波 迴路組成。所述PID控制器1其輸入端分別與電源電流採樣電路、變壓器電壓採樣電路電 連接，其輸出端依次與Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波迴路電連接，Q保護電 路其輸入端還與反饋電流採樣電路電連接。所述PID控制器包括有信號檢測單元、信號數據處理單元。所述保護電路包括有裝置保護單元、裝置報警單元及信號檢測單元。所述保護電路，一路最多保護2路濾波補償迴路。所述觸發電路為每兩個觸發器組成一路觸發電路。所述觸發電路至少設置3路。所述電抗迴路其電抗器組的連接方式為Δ形接法。所述濾波迴路其電容器組的連接方式包括Δ形接或Y接法。本實用新型的工作原理本裝置由TSF無源濾波裝置和TCR相控電抗器電路組成，無源濾波補償裝置根據 補償容量的大小設計有多條3次濾波支路、4次濾波支路、5次濾波支路、7次濾波支路、11 次濾波支路。濾波裝置採用可控矽零電流自動投切方式，採樣信號來自經600/100變壓器 變為100V的各變壓器低壓進線鍘總開關A相電流和低壓側B、C相電壓，當變壓器從糸統中 吸收的無功電流超過設定值時，由控制器發出觸發信號，由可控矽實現濾波裝置的投入和 切除，投入順序為3-4-5-7-11次，切除順序為11-7-5-4-3次。本實用新型與現有無功補償裝置相比具有如下優點1.本實用新型結構設計合理、成本低、使用安全、可靠，有效濾除諧波，諧波電流吸 收率大於80%以上；大幅度提高糸統的功率因數，糸統功率因數可達0. 95以上，有效改善 電能質量，確保糸統的安全、穩定、經濟運行，延長糸統使用壽命；2.裝置採用全數字控制糸統，實現高速在線動態監測，動態補償，可控矽過零高速 投切，並配置專用的保護電路，投切無衝擊、無震蕩、無過渡過程，糸統響應時間20ms，完全 滿足負載，如直流電驅動鑽機輸出功率變化快的要求；3.裝置主迴路投切開關採用晶閘管無觸點投切方式，並配置專用的保護吸收電 路，完全滿足負載，如直流電驅動鑽機輸出功率變化範圍大的的要求，有效提高了糸統的可 靠性和使用壽命；4.裝置根據補償容量大小，無源濾波補償裝置設計有多條3次濾波支路、4次濾波 支路、5次濾波支路、7次濾波支路、11次濾波支路，有效濾除3次、4次、5次、7次、11次諧 波，諧波電流吸收率大於80%以上。總安裝容量範圍在800-7200Kvar ；5.因裝置既設置有諧波濾除電路，又設置有TCR相控電抗器電路，大幅度提高了 糸統的功率因數，糸統功率因數可達0. 95以上，有效降低發電設備和供電線路的損耗；有 效改善電能質量。本裝置投用後具有良好的綜合節能效果。

圖1是本實用新型的方框原理示意圖。
4[0026]圖2是本實用新型實施例主電路接線圖圖3是未使用本實用新型前的功率波形圖。圖4是本實用新型的功率波形圖。圖5是未使用本實用新型前的電流、電壓波形圖。圖6是本實用新型的電流、電壓波形圖。圖7是未使用本實用新型前的電流諧波圖。圖8是本實用新型的電流諧波圖。圖9是未使用本實用新型前的電壓諧波圖。圖10是本實用新型的電壓諧波圖。
具體實施方式
下面通過非限制性實施例，進一步闡述本實用新型，理解本實用新型。實施例本實用新型如圖1所示，一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，包括有信號採 集裝置、人機界面裝置、電抗控制裝置、諧波濾除裝置，所述電抗控制裝置由PID控制器2、 保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路組成。所述PID控制器2其輸入端通過 PID控制器1與電源電流採樣電路電連接、與變壓器電壓採樣電路及反饋電流採樣電路電 連接，其反饋電壓採樣電路與採集裝置輸入端電連接，其輸出端依次與保護電路、觸發電路 2、晶閘管電路2及電抗迴路電連接，其輸出端還與信號採集裝置電連接。所述諧波濾除裝置由PID控制器1、Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波 迴路組成，所述PID控制器1其輸入端分別與電源電流採樣電路、變壓器電壓採樣電路電連 接，其輸出端依次與Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波迴路電連接，Q保護電路 其輸入端還與反饋電流採樣電路電連接。所述PID控制器包括有信號檢測單元、信號數據處理單元。所述保護電路包括有 裝置保護單元、裝置報警單元及信號檢測單元。如圖2所示。濾波迴路設計及基波容量分配4次諧波H4 濾波支路4條基波補償容量80 X 4Kvar，5次諧波H5-1濾波支路1條基波補償容量200Kvar，H5-2濾波支路1條基波補償容量200Kvar，7次諧波H7 濾波支路1條基波補償容量160Kvar，11次諧波Hll濾波支路1條基波補償容量120Kvar，濾波補償迴路裝置技術參數
權利要求一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，包括有信號採集裝置、人機界面裝置、電抗控制裝置、諧波濾除裝置，其特徵在於，所述電抗控制裝置由PID控制器2、保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路組成，所述PID控制器2其輸入端通過PID控制器1與電源電流採樣電路電連接、與變壓器電壓採樣電路及反饋電流採樣電路電連接，其反饋電壓採樣電路與採集裝置輸入端電連接，其輸出端依次與保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路電連接，其輸出端還與信號採集裝置電連接，所述諧波濾除裝置由PID控制器1、Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波迴路組成，所述PID控制器1其輸入端分別與電源電流採樣電路、變壓器電壓採樣電路電連接，其輸出端依次與Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波迴路電連接，Q保護電路其輸入端還與反饋電流採樣電路電連接。
2.根據權利要求1所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 PID控制器包括有信號檢測單元、信號數據處理單元。
3.根據權利要求1所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 保護電路包括有裝置保護單元、裝置報警單元及信號檢測單元。
4.根據權利要求1所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 觸發電路為每兩個觸發器組成一路觸發電路。
5.根據權利要求1所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 電抗迴路其電抗器組的連接方式為Δ形接法。
6.根據權利要求1所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 濾波迴路其電容器組的連接方式包括Δ形接或Y接法。
7.根據權利要求3所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 保護電路，一路最多保護2路濾波補償迴路。
8.根據權利要求4所述的一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，其特徵在於，所述 觸發電路至少設置3路。
專利摘要本實用新型公開了一種具有諧波濾除作用的無功補償裝置，屬電能質量控制技術領域。所述PID控制器2其輸入端通過PID控制器1與電源電流採樣電路電連接、與變壓器電壓採樣電路及反饋電流採樣電路電連接，其反饋電壓採樣電路與採集裝置輸入端電連接，其輸出端依次與保護電路、觸發電路2、晶閘管電路2及電抗迴路電連接，其輸出端還與信號採集裝置電連接。所述PID控制器1其輸入端分別與電源電流採樣電路、變壓器電壓採樣電路電連接，其輸出端依次與Q保護電路、觸發電路1、晶閘管電路1及濾波迴路電連接，Q保護電路其輸入端還與反饋電流採樣電路電連接。本實用新型有效改善電能質量，確保系統的安全、穩定、經濟運行，延長系統使用壽命。本裝置的投用具有良好的綜合節能效果。
文檔編號H02J3/18GK201733098SQ20102023083
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者周雨華, 殷榮中, 王軍平 申請人:泰州市寶銳石油設備製造有限公司