一種發電機組用無功補償裝置製造方法
2023-12-01 23:19:26 2
一種發電機組用無功補償裝置製造方法
【專利摘要】一種發電機組用無功補償裝置，用於改善發電機組電能利用率。由保護空氣開關、空心電抗器、採樣電流互感器、絕緣柵雙極型電晶體IGBT、電容器、採樣電路、控制單元和驅動電路組成。本實用新型對用電迴路消除無功電流損耗、改善功率因素、提高發電機組電能利用率具有很重要的意義，適用於各類用電設備，以滿足複雜的現場工況使用，增強發電機組帶載能力，僅需與發電機組電源輸出端進行電氣連接，不受負載類型限制，體積小，結構緊湊，自動化程度高，加工、安裝、運輸、使用都比較方便，有效提高了發電機組的實際使用能力，從而達到提高運行穩定性和安全性以及節約能耗的目的。
【專利說明】一種發電機組用無功補償裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發電設備【技術領域】，具體是一種改善發電機組電能利用率的無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]柴油(燃氣）發電機組作為一種電源，主要應用於電能缺失的場所。其負載主要為感性負載、容性負載和阻性負載三類，除純阻性負載功率因素為I以外，無論是感性負載(功率因素滯後）還是容性負載(功率因素超前）都會產生系統功率因素低下的問題，也就是無功損耗比較大。電力系統運行要求容量在100KVA及以上的系統中必須加裝無功補償裝置，通常因為用戶感性負載居多，採用電容櫃補償及並聯電容器補償的方式一般會在檢測到功率因素兩秒鐘以後才進行投切控制，並聯電容器為電能儲存元件，在投運過程中會抬升系統電壓，而發電機組是由AVR單片機進行自動電壓調節，其電壓波動率為≤O. 5%，也就是± 2V，並聯電容器補償方式不適用於發電機組，同時電壓抬升以後，發電機組控制系統檢測後會判斷為發電機組輸出過電壓而保護停機，因此發電機組在實際運用中一般不做功率因素方面的治理，使用過程中存在很大的無功損耗，導致能源的浪費。
【發明內容】
[0003]為克服現有技術的不足，本實用新型的發明目的在於提供一種發電機組用無功補償裝置，安裝於發電機組電源輸出端，通過獨立設計的採樣迴路和控制迴路，控制IGBT絕緣柵雙極型電晶體正、反相快速通斷，產生反相無功電流，提高系統運行的功率因素，達到提聞電能利用率的目的。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的保護空氣開關QF0、採樣電流互感器CT分別與發電機組連接，保護空氣開關QFO經空心電抗器L、絕緣柵雙極型電晶體IGBT與電容器C連接；採樣電流互感器CT經採樣電路、控制單元、驅動電路與絕緣柵雙極型電晶體IGBT連接，採樣電流互感器CT接負載；採樣電流互感器CT採集供電系統A相電流，與供電系統B相、C相電壓同時輸入採樣電路，運算出用電系統實際功率因素，採樣電路將採集到的模擬信號轉換成數位訊號後輸入給控制單元，控制單元根據採樣電路輸入的採樣信號運算出用電系統的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經過數據處理經驅動電路對絕緣柵雙極型電晶體IGBT發出驅動指令，以控制絕緣柵雙極型電晶體IGBT輸出電流的矢量方向和參數；所述絕緣柵雙極型電晶體IGBT處安裝有散熱裝置和溫度傳感器。
[0005]本實用新型與現有技術相比，除具有發電機組正常供電功能外，對用電設備不會產生任何幹擾，對用電迴路消除無功電流損耗、改善功率因素、提高發電機組電能利用率具有很重要的意義。並且，不會抬升用電系統電壓，也不影響發電機組輸出電能質量，適用於各類用電設備，以滿足複雜的現場工況使用，增強發電機組帶載能力。本實用新型可不對現有移動發電機組結構、成套工藝、操作方式進行任何改變，僅需與發電機組電源輸出端進行電氣連接，不受負載類型限制，體積小，結構緊湊，自動化程度高，加工、安裝、運輸、使用都比較方便，有效提高了發電機組的實際使用能力，從而達到提高運行穩定性和安全性以及節約能耗的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的系統原理圖。
【具體實施方式】
[0007]如圖1所示，發電機組I的無功補償裝置由保護空氣開關、空心電抗器、採樣電流互感器、絕緣柵雙極型電晶體IGBT、電容器、採樣電路、控制單元和驅動電路組成。保護空氣開關QF0、採樣電流互感器CT分別與發電機組I連接，保護空氣開關QFO經空心電抗器L、絕緣柵雙極型電晶體IGBT與電容器C連接；採樣電流互感器CT經採樣電路2、控制單元3、驅動電路4與絕緣柵雙極型電晶體IGBT連接，採樣電流互感器CT接負載；採樣電流互感器CT採集供電系統A相電流，與供電系統B相、C相電壓同時輸入採樣電路2，運算出用電系統實際功率因素，採樣電路2將採集到的模擬信號轉換成數位訊號後輸入給控制單元3，控制單元3根據採樣電路2輸入的採樣信號運算出用電系統的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經過數據處理經驅動電路4對絕緣柵雙極型電晶體IGBT發出驅動指令，以控制絕緣柵雙極型電晶體IGBT輸出電流的矢量方向和參數。該裝置與發電機組I的電源輸出端進行電氣連接，在發電機組I正常運行時，裝置對電容器C進行預充電，發電機組I帶載運行時，通過電流和電壓採樣電路2採集信號輸入給控制單元3，由控制單元3的中央處理器根據負載功率因素情況分析，對驅動單元4發出指令，由驅動單元4發出驅動指令驅動絕緣柵雙極型電晶體IGBT實現正向或者反相導通，輸出正向或者反向電流，調整主迴路電流矢量方向使其與電壓同相，從而使功率因素等於1，達到降低無功損耗、提高電能利用率的目的。
[0008]所述裝置工作具體功能描述:
[0009]QR)為裝置保護空氣開關，具有短路、過載保護；L為空心電抗器，用於抑制湧流、消除尖峰電壓；絕緣柵雙極型電晶體IGBT為主要執行元件，受驅動單元4控制，快速導通和關斷；C為電容器，主要用於裝置預儲能；CT為採樣電流互感器，採集供電系統A相電流，與B/C相電壓同時輸入採樣電路2，運算出用電系統實際功率因素；採樣電路2主要採集用電系統的電壓、電流，並進行信號轉換輸入給控制單元3 ;控制單元3主要是以中央處理器為核心的軟體集成系統，根據採樣電路2輸入的採樣信號運算出用電系統的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經過數據處理對驅動電路4發出指令；驅動電路4與IGBT的各極電氣連接，驅動電路4對絕緣柵雙極型電晶體IGBT發出驅動指令，以控制絕緣柵雙極型電晶體IGBT輸出電流的矢量方向和大小參數。
[0010]工作原理:
[0011]啟動發電機組1，閉合保護空氣開關QF0，經絕緣柵雙極型電晶體IGBT整流對電容器C進行預充電，發電機組I輸出B/C相電壓進入裝置採樣電路2，當啟動發電機組I負載時，用電系統A相電流經採樣電流互感器CT採集並輸入給採樣電路2，經過電流和電壓合成出當前供電系統功率因素並轉換成數位訊號輸入給控制單元2，由控制單元2的中央處理器運算出用電系統的無功電流矢量方向和大小，並以數位訊號向驅動電路4發出指令，由驅動電路4通過絕緣柵雙極型電晶體IGBT控制電容器C的充電或放電，經空心電抗器L向用電迴路輸出一個與無功電流大小相等，矢量方向相反的無功電流，抵消用電迴路的無功電流，使用電迴路無功電流矢量和為零，提高功率因素。該裝置響應時間(即從檢測到補償的一個周期時間)為10ms。
[0012]為保證發電機組I以及用電設備正常、安全的工作，本實用新型配置選用0.2級採樣電流互感器，採樣精度高，在絕緣柵雙極型電晶體IGBT處安裝有散熱裝置和多個溫度傳感器，對功率元件進行及時散熱保護，確保安全可靠。
【權利要求】
1.一種發電機組用無功補償裝置，其特徵在於：保護空氣開關QFO、採樣電流互感器CT分別與發電機組（I)連接，保護空氣開關Qi7O經空心電抗器L、絕緣柵雙極型電晶體IGBT與電容器C連接；採樣電流互感器CT經採樣電路（2)、控制單元（3)、驅動電路（4)與絕緣柵雙極型電晶體IGBT連接，採樣電流互感器CT接負載；採樣電流互感器CT採集供電系統A相電流，與供電系統B相、C相電壓同時輸入採樣電路（2)，運算出用電系統實際功率因素，採樣電路（2 )將採集到的模擬信號轉換成數位訊號後輸入給控制單元（3 )，控制單元（3 )根據採樣電路（2)輸入的採樣信號運算出用電系統的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經過數據處理經驅動電路（4)對絕緣柵雙極型電晶體IGBT發出驅動指令，以控制絕緣柵雙極型電晶體IGBT輸出電流的矢量方向和參數。
2.根據權利要求I所述的一種發電機組用無功補償裝置，其特徵在於：所述絕緣柵雙極型電晶體IGBT處安裝有散熱裝置和溫度傳感器。
【文檔編號】H02P9/44GK203590109SQ201320795070
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】梁文強, 彭笑陽 申請人:湖北鷹牌動力科技有限公司