海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括控制柜、功率柜、充電柜依次排列組成的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，直接并聯(lián)在海上平臺(tái)電網(wǎng)母線上，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置設(shè)有DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置還設(shè)有冷卻系統(tǒng)；所述的功率柜由三列抽屜式功率單元和柜體頂部風(fēng)機(jī)組成，每列抽屜式功率單元串聯(lián)連接，每列為一相；所述的充電柜由連接電抗器、真空接觸器、充電電阻、柜體頂部風(fēng)機(jī)組成。本實(shí)用新型占地面積小，施工量小，適合海上平臺(tái)電網(wǎng)應(yīng)用。該補(bǔ)償技術(shù)整體進(jìn)行防腐蝕和防鹽霧處理，保證設(shè)備在海上平臺(tái)特殊自然條件下可靠運(yùn)行。采用DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件響應(yīng)速度≤5ms、精度高，實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)所需的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償，具備電壓控制和恒無(wú)功功率多種控制模式。
【專利說明】海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，特別是涉及一種應(yīng)用于海上平臺(tái)電網(wǎng)中的改善電能質(zhì)量的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)不斷加強(qiáng)對(duì)海洋石油和天然氣資源的勘探與開發(fā)，隨之促進(jìn)海上平臺(tái)的大量建設(shè)，海上平臺(tái)的電力供應(yīng)成為海洋石油和天然氣資源開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量的非線性負(fù)荷接入電網(wǎng)。使海上平臺(tái)電網(wǎng)的供電質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，不僅會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)，還影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。而改善電能質(zhì)量通常采用的補(bǔ)償裝置有并聯(lián)電容器、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC，但由于海上平臺(tái)自然條件的特殊性，可用空間有限，鹽霧較大，采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC占地面積較大，SVC的空芯電抗器磁場(chǎng)發(fā)散嚴(yán)重，使平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生渦流效應(yīng)，且土建施工量大；若采用并聯(lián)電容器不能快速、準(zhǔn)確、連續(xù)的補(bǔ)償，有諧波時(shí)會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，放大諧波，燒毀電容器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種具備快速、準(zhǔn)確、連續(xù)補(bǔ)償?shù)暮Ｉ掀脚_(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，該技術(shù)占地面積小，施工量小，采用鐵芯電抗器抗設(shè)計(jì)，無(wú)電磁干擾，更符合海上平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括控制柜、功率柜、充電柜依次排列組成的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，直接并聯(lián)在海上平臺(tái)電網(wǎng)母線上，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置設(shè)有DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置還設(shè)有冷卻系統(tǒng)；所述的功率柜由三列抽屜式功率單元和柜體頂部風(fēng)機(jī)組成，每列抽屜式功率單元串聯(lián)連接，每列為一相；所述的充電柜由連接電抗器、真空接觸器、充電電阻、柜體頂部風(fēng)機(jī)組成。
[0006]所述的DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件響應(yīng)速度不大于5ms。
[0007]所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，采樣電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)所需的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償。
[0008]所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，具備電壓控制和恒無(wú)功功率多種控制模式。電壓控制是通過將測(cè)量得到的控制變量與參考值相比較，然后輸入到控制器的傳遞函數(shù)，控制器根據(jù)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的U-1特性曲線得到所需無(wú)功電流值，然后通過對(duì)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的電流閉環(huán)控制，使得快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置發(fā)出(吸收)的電流等于給定無(wú)功電流值。這樣快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)將隨系統(tǒng)情況的變化而進(jìn)行變化，當(dāng)電壓高時(shí)，輸出更多的感性無(wú)功，當(dāng)電壓比較低時(shí)，輸出更多的容性無(wú)功，從而使系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。恒無(wú)功控制通過瞬時(shí)無(wú)功理論計(jì)算出瞬時(shí)無(wú)功然后通過PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制，使得快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置發(fā)出的無(wú)功等于給定值，使無(wú)功恒定。
[0009]所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，冷卻方式采用強(qiáng)制風(fēng)冷。
[0010]所述充電柜和功率柜內(nèi)銅排均環(huán)氧包覆，銅排與銅排間連接處用紗布包覆并噴涂環(huán)氧樹脂。
[0011]所述充電柜內(nèi)連接電抗器采用環(huán)氧澆注式電抗器。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]I)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，占地面積小,施工量小,適合海上平臺(tái)電網(wǎng)應(yīng)用；
[0014]2)柜內(nèi)的銅排、電纜、螺栓、板卡、連接電抗器等均進(jìn)行防腐蝕和防鹽霧處理，保證設(shè)備在海上平臺(tái)特殊自然條件下可靠運(yùn)行；
[0015]3)采用DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件響應(yīng)速度≤5ms、精度高，實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)所需的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償，具備電壓和恒無(wú)功多種控制模式；[0016]4)抽屜式功率單元外殼采用鋁合金一次沖壓成形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械強(qiáng)度高、抗振效果好，抽屜式功率單元整體采用密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和定向進(jìn)出風(fēng)技術(shù)，解決了大功率器件散熱難的問題；
[0017]5)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置柜體均采用整體噴漆技術(shù)，防止掉漆，很好的保證柜體不被腐蝕。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)例所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置正視圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)例所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置背視圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)例所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置立體圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)例所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置立體結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)例所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置主接線圖。
[0023]圖6是本實(shí)用新型所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置U-1特性曲線圖。
[0024]圖7是本實(shí)用新型所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的電壓控制框圖。
[0025]圖8是是本實(shí)用新型所述的海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的恒無(wú)功控制框圖。
[0026]圖中:1_控制柜2-功率柜3-充電柜4-風(fēng)機(jī)5-抽屜式功率單元6_連接電抗器7-真空接觸器8-充電電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0028]見圖1-4所示，海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括控制柜1、功率柜2、充電柜3依次排列組成的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償SVG，直接并聯(lián)在海上平臺(tái)電網(wǎng)母線上；所述的功率柜2由三列抽屜式功率單元5和柜體頂部風(fēng)機(jī)4組成，每列抽屜式功率單元5串聯(lián)連接，每列為一相；所述的充電柜由連接電抗器6、真空接觸器7、充電電阻8、柜體頂部風(fēng)機(jī)4組成。
[0029]見圖1、圖5所示，海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，通過控制柜I采樣電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)，在控制柜I內(nèi)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)所需的無(wú)功功率，然后發(fā)出觸發(fā)脈沖給功率柜2的功率單元使之發(fā)出無(wú)功，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償。功率柜2由三列抽屜式功率單元5和柜體頂部風(fēng)機(jī)4組成，每個(gè)抽屜式功率單元由功率器件、薄膜電容和驅(qū)動(dòng)板組成，薄膜電容與功率器件并聯(lián)，頂部風(fēng)機(jī)4用于抽屜式功率單元5散熱使用；充電柜3由連接電抗器6、真空接觸器7、充電電阻8、柜體頂部風(fēng)機(jī)4組成，充電時(shí)真空接觸器7斷開，通過充電電阻8和連接電抗器6為功率部分充電，充電完畢后真空接觸器7閉合旁路掉充電電阻8，降低有功損耗，頂部風(fēng)機(jī)4用于連接電抗器6散熱使用。
[0030]見圖6-8所示，海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，具備電壓控制和恒無(wú)功功率多種控制模式。圖6、7所示，電壓控制是以母線電壓為控制目標(biāo)，通過控制柜中的采樣板采集系統(tǒng)的電壓信號(hào)，將信號(hào)傳輸給CPU板進(jìn)行比較計(jì)算，檢測(cè)母線電壓是否高于或低于預(yù)設(shè)定的限值范圍，然后由CPU板傳輸信號(hào)給PWM板，再由PWM板發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)使功率單元中的IGBT器件開斷；基于PWM原理快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置功率部分發(fā)出的波形是脈寬調(diào)制波，在電抗器的續(xù)流作用下，將脈寬調(diào)制波續(xù)流成近似正弦波，從而輸出相應(yīng)的無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償。電壓控制具體通過測(cè)量得到的控制變量與參考值相比較，然后輸入到控制器的傳遞函數(shù)，控制器根據(jù)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的U -1特性曲線得到所需無(wú)功電流值，然后通過對(duì)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的電流閉環(huán)控制，使得快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置發(fā)出(吸收)的電流等于給定無(wú)功電流值。這樣快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)將隨系統(tǒng)情況的變化而進(jìn)行變化，當(dāng)電壓高時(shí)，輸出更多的感性無(wú)功，當(dāng)電壓比較低時(shí)，輸出更多的容性無(wú)功，從而使系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。圖8所示，恒無(wú)功控制是以母線無(wú)功為控制目標(biāo)，通過控制柜中的采樣板采集系統(tǒng)的電壓和電流信號(hào)，將信號(hào)傳輸給CPU板進(jìn)行計(jì)算，分析母線無(wú)功是否恒定在預(yù)設(shè)定的范圍內(nèi)，然后由CPU板傳輸信號(hào)給PWM板，再由PWM板發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)使功率單元中的IGBT器件開斷；基于PWM原理SVG功率部分發(fā)出的波形是脈寬調(diào)制波，在電抗器的續(xù)流作用，將脈寬調(diào)制波續(xù)流成近似正弦波，從而輸出相應(yīng)的無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償。恒無(wú)功控制具體通過瞬時(shí)無(wú)功理論計(jì)算出瞬時(shí)無(wú)功然后通過PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制，使得快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置發(fā)出的無(wú)功等于給定值，使無(wú)功恒定。
[0031]見圖1-4所示，所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，冷卻方式采用強(qiáng)制風(fēng)冷，風(fēng)通過功率柜2和充電柜3下面的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入柜內(nèi)，經(jīng)過功率單元散熱器后由柜體頂部散熱風(fēng)機(jī)將熱量排出。
[0032]見圖4所不,充電柜3和功率柜2內(nèi)銅排均環(huán)氧包覆,銅排與銅排間連接處用紗布包覆并噴涂環(huán)氧樹脂。
[0033]見圖1、圖4所示，充電柜3內(nèi)連接電抗器6采用環(huán)氧澆注式電抗器。
【權(quán)利要求】
1.海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:包括控制柜、功率柜、充電柜依次排列組成的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，直接并聯(lián)在海上平臺(tái)電網(wǎng)母線上，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置設(shè)有DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件，所述快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置還設(shè)有冷卻系統(tǒng)；所述的功率柜由三列抽屜式功率單元和柜體頂部風(fēng)機(jī)組成，每列抽屜式功率單元串聯(lián)連接，每列為一相；所述的充電柜由連接電抗器、真空接觸器、充電電阻、柜體頂部風(fēng)機(jī)組成。
2.如權(quán)利要求1所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述DSP數(shù)字控制系統(tǒng)和IGBT全控型功率器件響應(yīng)速度< 5ms。
3.如權(quán)利要求1所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述的冷卻系統(tǒng)為強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述充電柜和功率柜內(nèi)銅排均環(huán)氧包覆，銅排與銅排間連接處用紗布包覆并噴涂環(huán)氧樹脂。
5.如權(quán)利要求1所述海上平臺(tái)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述充電柜內(nèi)連接電抗器采用環(huán)氧澆注式電抗器。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203761052SQ201420116109
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】李衛(wèi)團(tuán), 柯呂雄, 唐廣榮, 熊永功, 勞新力, 寧有智, 吳鋒, 昝智海, 劉平, 楊碩, 王繼浩, 馬俊 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司, 榮信電力電子股份有限公司