專利名稱：基于s7-200的動態調諧無源濾波裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的無源濾波裝置，特別涉及一種在濾除特定次數諧波時，電容器容量發生變化，導致濾波支路的諧振點偏移的動態調諧無源濾波裝置。
背景技術：
隨著電力電子技術的發展，大量的非線性設備如變頻器等投入電網運行，造成電力系統中的諧波污染越來越嚴重。過量的諧波污染不僅會造成電網功率損耗增加、導致線路和設備過熱，而且加速電器設備絕緣材料老化，甚至引起局部串聯或并聯諧振，損壞電氣設備。國內外學者對諧波抑制做了大量的研究工作，研究了許多行之有效的方法。目前電能質量控制與治理的措施主要分為無源濾波技術和有源濾波技術，無源濾波裝置則是用特定的諧波陷阱來吸收它，即產生LC串聯諧振來進行分流，這種方式結構簡單，投資少，運行維護方便，但其電容參數易受外界影響，導致諧振點漂移，濾波效果變差；而以用電設備所產生的諧波電流為對象，有源濾波裝置是產生同樣大小的諧波去抵消它，這種方式可以克服諧振點漂移的缺點，對諧波大小和頻率的變化都是實時補償，但其初期投入成本高，控制方法復雜，受器件供應和容量限制難以做到高壓。
發明內容本實用新型針對現有技術缺陷，提供一種結構相對簡單，性能穩定可靠的動態諧波濾波器電抗控制裝置，該裝置通過控制可變電抗器二次側控制線圈的電抗來調節其一次側電抗以保證動態諧波濾波器在長期工作過程中濾波精度和濾波效果始終不變。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是:一種基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，該裝置包括:調諧回路和控制電路，所述的調諧回路包括空氣開關、交流接觸器、電流電壓傳感器、可變電抗器、快速熔斷器和電容器組依次串聯構成的濾波支路以及多組反向并聯的晶閘管組成的功率變換電路，其中:可變電抗器的一次側繞組端通過快速熔斷器與電容器組串聯，構成濾波模塊；功率變換電路的兩端與可變電抗器的二次側控制線圈相連構成阻抗變換電路；所述的控制電路包括中間繼電器、諧波采集模塊、觸發脈沖發生器、PLC控制器、D/A轉換擴展模塊和觸摸屏，其中:諧波采集模塊的信號輸入端與電流電壓傳感器的信號輸出端相連，諧波采集模塊的信號輸出端與PLC控制器的信號輸入端相連，PLC控制器的兩信號輸出端分別與中間繼電器和D/A轉換擴展模塊的信號輸入端相連，中間繼電器輸出的信號控制空氣開關的通斷，D/A轉換擴展模塊的信號輸出端通過出發脈沖發生器與功率變換電路相連，所述的PLC控制器還與觸摸屏相連。所述的觸摸屏與PLC控制器采用Modbus協議通信。所述的晶閘管采用的是三相六路晶閘管。 所述的PLC控制器采用的是S7-200。本實用新型的有益效果:[0010]1.本實用新型補償了傳統無源濾波器因電容參數變化導致的諧振點漂移的缺點。2.本實用新型可以使濾波器結構設計相對簡單，降低設計成本，也可以應用到大容量系統中。
圖1是本實用新型基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置的結構示意圖。圖中:1_三相交流電網；2_空氣開關；3_交流接觸器；4_電流電壓傳感器；5-可變電抗器；6_控制線圈；7_功率變換電路；8_快速熔斷器；9_電容器組；10_中間繼電器；Il-PLC控制器；12_觸摸屏；13_諧波采集模塊；14_觸發脈沖發生器；15_D/A轉換擴展模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，一種基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，該裝置包括:調諧回路和控制電路，所述的調諧回路包括空氣開關2、交流接觸器3、電流電壓傳感器4、可變電抗器
5、快速熔斷器8和電容器組9依次串聯構成的濾波支路以及多組反向并聯的晶閘管組成的功率變換電路，其中:可變電抗器5的一次側繞組端通過快速熔斷器8與電容器組9串聯，構成濾波模塊；功率變換電路7的兩端與可變電抗器5的二次側控制線圈6相連構成阻抗變換電路；所述的控制電路包括中間繼電器10、諧波采集模塊13、觸發脈沖發生器14、PLC控制器11、D/A轉換擴展模塊15和觸摸屏12，其中:諧波采集模塊13的信號輸入端與電流電壓傳感器4的信號輸出端相連，諧波采集模塊13的信號輸出端與PLC控制器11的信號輸入端相連，PLC控制器11的兩信號輸出端分別與中間繼電器10和D/A轉換擴展模塊15的信號輸入端相連，中間繼電器10輸出的信號控制空氣開關2的通斷，D/A轉換擴展模塊15的信號輸出端通過出發脈沖發生器14與功率變換電路相連，所述的PLC控制器11還與觸摸屏12相連。所述的觸摸屏12與PLC控制器11采用Modbus協議通信。所述的晶閘管采用的是三相六路晶閘管。基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置的結構如圖1所示，濾波支路主要由分級投切濾波電容器組9和基于功率變換的可變電抗器5組成。可變電抗器5的一次側繞組與多組電容器串聯，二次側控制線圈6與功率變換電路7串聯。其中功率變換電路由雙向反并聯的晶閘管和相應的保護電路構成。電容器組根據濾除諧波頻次和可變電抗器可調范圍的不同，選擇投切不同功率大小的電容器組。控制電路中，電流電壓傳感器4將檢測到信號送入諧波采集模塊13進行信號的運算及分析，諧波采集模塊將相應的電流和電壓信號，處理后得到電流、電壓以及各次諧波等電量信息，然后通過Modbus通信協議送給PLC控制器11。根據采集得到的諧波電流信號，PLC控制器11發出開關量信號通過中間繼電器10投切電容器組9，來調整濾波電流容量。同時PLC控制器11根據一定的控制算法發出控制信號(數字量)。D/A轉換擴展模塊15將離散的數字信號轉換為連續的模擬量控制電壓發送給觸發脈沖發生器14。通過觸發脈沖發生器14改變可變電抗器5 二次側回路晶閘管的導通角，改變可變電抗器5 —次阻抗與二次阻抗的比例關系，從而起到改變LC濾波支路中電抗值，起到動態調諧的作用。上述實施方法中PLC控制器采用采用西門子公司的PLC控制器S7-200 CPU226，其擁有24輸入/16輸出的數字I/O 口，同時配置模擬量輸入/輸出控制模塊EM235作為晶閘管控制觸發脈沖信號。諧波采集模塊采集經過電壓、電流互感器獲得的三相電量參數，并將采集得到的三相電流信號進行FFT變換得到各次諧波電流的有效值。諧波采集模塊可采用綿陽市維博電子有限公司的WB1831BX15型諧波采集模塊，該器件可采集電網中的各次諧波電流電壓值，基波電壓電流值，各相電壓電流有效值。諧波采集模塊可以自行研發，運用DSP分析電壓電流信號得到各次諧波電量。上述實施方法中，觸摸屏用于設置變量狀態(如選擇手動投切的電容器組、整定晶閘管控制電壓量等)、顯示各變量參數(如各次諧波電流值、各相電壓值、尋優控制結果等)和各設備工作狀態，同時當出現參數異常和設備故障時能產生報警，界面友好，使用方便。例如觸摸屏采用北京昆侖通態公司的TPC7062K觸摸屏，該觸摸屏采用的是昆侖通態MCGS組態軟件，與S7-200 PLC通過RS485協議進行Modubus通信。
權利要求1.一種基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，其特征在于該裝置包括:調諧回路和控制電路，所述的調諧回路包括空氣開關(2)、交流接觸器(3)、電流電壓傳感器(4)、可變電抗器(5)、快速熔斷器(8)和電容器組(9)依次串聯構成的濾波支路以及多組反向并聯的晶閘管組成的功率變換電路，其中:可變電抗器(5)的一次側繞組端通過快速熔斷器(8)與電容器組(9)串聯，構成濾波模塊；功率變換電路(7)的兩端與可變電抗器(5)的二次側控制線圈(6)相連構成阻抗變換電路；所述的控制電路包括中間繼電器(10)、諧波采集模塊(13)、觸發脈沖發生器(14)、PLC控制器(11 )、D/A轉換擴展模塊(15)和觸摸屏(12)，其中:諧波采集模塊(13)的信號輸入端與電流電壓傳感器(4)的信號輸出端相連，諧波采集模塊(13)的信號輸出端與PLC控制器(11)的信號輸入端相連，PLC控制器(11)的兩信號輸出端分別與中間繼電器(10)和D/A轉換擴展模塊(15)的信號輸入端相連，中間繼電器(10)輸出的信號控制空氣開關(2)的通斷，D/A轉換擴展模塊(15)的信號輸出端通過出發脈沖發生器(14)與功率變換電路相連，所述的PLC控制器(11)還與觸摸屏(12)相連。
2.根據權利要求1所述的基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，其特征在于:所述的觸摸屏(12)與PLC控制器(11)采用Modbus協議通信。
3.根據權利要求1所述的基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，其特征在于:所述的晶閘管米用的是二相TK路晶閘管。
4.根據權利要求1所述的基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，其特征在于:所述的PLC控制器(11)采用的是S7-200。
專利摘要本實用新型是一種基于S7-200的動態調諧無源濾波裝置，該裝置由調諧回路和控制電路兩部分組成。其中調諧回路包括空氣開關、可變電抗器、電容器組；控制電路包括電流電壓傳感器、PLC控制器、觸摸屏、諧波采集模塊、觸發脈沖發生器和D/A轉換擴展模塊。本實用新型采用PLC控制器作為主控制器，通過D/A轉擴展模塊來控制觸發脈沖發生器的觸發信號，改變反并聯晶閘管的導通角來改變可變電抗器的電抗值，以此智能調節無源濾波裝置在長期運行過程中的諧振點漂移問題，系統運行穩定，控制精度高。
文檔編號H02J3/01GK202997568SQ20122067010
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者陳靜, 袁佑新, 毛金明, 肖純, 周雪松, 王一飛, 雷磊, 應杰, 應俊, 虞燕 申請人:南京康迪欣電氣成套設備有限公司