专利名称：配电静止无功补偿发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于配电技术领域。
背景技术：
在电力系统中，由于电感、电容元件的存在，系统中不仅存在着有功功率，而 且存在无功功率。无功功率的存在对于电力系统和负荷的运行都非常重要，但其传输不 仅会产生很大的有功损耗，而且沿着传输途径还会产生很大的电压降落，并且使电网的 视在功率增大，从而对系统产生一系列不良影响，主要可以归纳为以下几个方面(1)电网总电流增加，使电力系统中的元件如变压器等的容量增大，从而增加了 投资费用，在传送同样有功功率的情况下，增加了设备和线路的损耗。(2)电网无功容量不足，会造成负荷端电压低，影响正常生产、生活用电；反 之，若无功容量过剩，则造成电网运行电压过高，电压波动过大。(3)降低了电网的功率因数，造成大量电能损耗。当功率因数由0.8下降至0.6 时，电能损耗提高了将近一半。常规配电无功补偿采用低压动态电容补偿装置，其优点是原理简单，安装、运 行和维护都很方便。但是，它只能补偿感性无功，且不能连续调节，更重要的是它有负 电压效应，当电网电压下降时，电容器上的补偿电流相应下降，使补偿的无功最急剧下 降，系统由压下降更大。在系统有谐波时，还可能发生并联谐振，使谐波电流放大，甚 至造成电容器的烧毁。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决以上问题，而提供一种配电静止无功补偿发生 器，它是基于STATCOM技术应用于配变负荷无功补偿、过滤谐波的电能质量控制装置。本实用新型的技术方案是这样设计的一种配电静止无功补偿发生器，其特点 是它包括一组含直流电容器的直流母线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP 脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组 独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷。本实用新型根据STATCOM技术原理，采用四极型三相四线制电流源型逆变器 结构，具备双DSP控制系统，具备无功、谐波综合治理功能。它具有下列特点(1)维 持受电端电压，加强系统电压稳定性；(2)补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线 损，节能降耗；(3)抑制电网谐波；(4)抑制电压波动和闪变；(5)抑制三相不平衡。
图1是四极型三相四线制D-SVG结构的电路原理图。[0011]图2是基于双DSP的静止无功补偿发生器D-SVG方框图。图3是本实用新型的组成方框图
具体实施方式
基本工作原理如下1)采用STATCOM技术原理静止无功补偿器(StaticSynchronous compensator，STATCOM),它在电力系统
中具有多种功能；它在高压和超高压系统中能大幅度提高有功输送能力，提高系统的静 态、动态和暂态稳定性，加强功率震荡阻尼，稳定电压。2)采用四极型三相四线制电流源型逆变器结构(如图1所示)并联型配电静止无功发生器与系统等效为一个受控电流源。该装置向系统注入 与负荷无功流或谐波电流大小相等，方向相反的电流，从而达到补偿或滤波的目的。四极型三相四线制结构主要特点是适合于配电单相独立调节，而且可实现较大 容量的无功补偿或谐波过滤。该结构的第四只桥臂主要用于调节和稳定中性线电流。3)具备双DSP控制系统(如图2所示)基于双DSP的D-SVG可完成复杂的控制算法，产生精确的控制脉冲。本系统 采用双DPS处理芯片，其中一个DSP处理器用来完成采样控制、保护容错、谐波监测和 计算输出电流波形；另外一个DSP处理器用来产生高精度PWM脉冲，并进行精确的系 统测频。两个DSP处理器通过双口 ARM进行数据交换，算法控制处理器将计算得到的 参考输出电流波形的幅值和相位信息通过双口 ARM传递给脉冲处理器，脉冲处理器将所 测得的西频率通过双扣ARM传递给算法处理器控制器。4)无功、谐波综合控制该装置一个具备无功、谐波综合治理功能的电能质量智能控制器，可对无功、 谐波、不平衡度等进行综合治理。首先，它可产生容性或感性无功，补偿曲线平滑(即 需要多少就补偿多少)，响应快(10ms以内)，性能稳定(没有涌流)；其次，它可补偿 非线性负荷带来的谐波电流；另外，它可补偿负荷不平衡，减少因负序电流的变压器损 耗，它可快速抑制电压波形扰动，改善电能质量。D-SVG是谐波和无功功率治理完美的解决方案，广泛应用于石油化工、冶金、 电力、煤炭、电气化铁路、风电厂以及其他具有或者靠近冲击性负荷和大容量电动机的 工业领域，可以在节能降耗、提高电网安全性和稳定性、提高电网功率因数、改善电能 质量等方面，发挥重要作用。从图3可见本实用新型主要元件包括1组直流母线(含直流电容器)、1个 基于DSP主控制器、4组独立的DSP脉冲发生器、4组独立的2单元型IGBT开关、4组 独立的RCD缓冲和保护电路、4组独立的铁基纳米晶合金电抗器、1套便携式显示器、1 套智能温控风扇、1套浪涌避雷器。1)在设计中，直流母线部分采用线路板上直接敷铜的设计方式，板的正反两面 均敷铜，分别与直流电容的正负极连接，电容与触发板连接部分采用Φ10的铜柱进行连 接，降低了装置的体积；2)四极型装置对应的脉冲发生器DSP处理板、IGBT开关和相应的保护电路独立运行，方便实现分相补偿和不平衡补偿控制算法，提高了系统处理速度和可靠性；3)四极 型装置的四组电抗器的各自独立设置，没有采用共同铁心结构，在配电 单相补偿和不平衡补偿时损耗低，散热效果好；4)本装置提供了 160*240mm的可拆卸的便携式显示器，方便现场调试和优化系 统配置；5)在散热处理上，主控制板配置了温度监测功能，在底部和顶部配置的排风扇 采用了受主板控制的智能温控方式，IGBT开关配置了晶体管散热器，这样既提高了装置 的性能，也提高了风扇的寿命。6)装置配置了浪涌避雷器，适合于户外运行。
权利要求1. 一种配电静止无功补偿发生器，其特征在于它包括一组含直流电容器的直流母 线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT 开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携 式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷器。
专利摘要一种配电静止无功补偿发生器，它包括一组含直流电容器的直流母线、一个基于DSP主控制器、四组独立的DSP脉冲发生器、四组独立的两单元型IGBT开关、四组独立的RCD缓冲和保护电路、四组独立的铁基纳米晶合金电抗器、一套便携式显示器、一套智能温控风扇、一套浪涌避雷器。本实用新型具有如下特点维持受电端电压，加强系统电压稳定性；补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗；抑制电网谐波；抑制电压波动和闪变；抑制三相不平衡。
文档编号H02J3/01GK201797321SQ201020536828
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者张栋升, 霍志刚, 马连旺 申请人:安徽省电力公司马鞍山供电公司