一種改進的svg無功補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種改進的SVG無功補償裝置，該SVG無功補償裝置通過變流器與10kV電網相連，SVG無功補償裝置包括內設有散熱裝置的控制箱體，安裝在控制箱體內的SVG控制器、IGBT功率補償模塊、電抗器組和真空斷路器，以及設于控制箱體外的數據采集裝置和變流器；數據采集裝置的輸入端與10kV電網相連，其輸出端與SVG控制器的輸入端相連，SVG控制器的輸出端與IGBT功率補償模塊的輸入端相連；IGBT功率補償模塊的輸出端依次串接電抗器組和真空斷路器后與變流器的一次側輸入端相連，變流器的二次側輸出端與10kV電網相連。本實用新型提供的裝置結構簡單，體積小，檢修方便，散熱性能好，可實現IGBT功率補償模塊控制過程的高速度、高精度要求，同時還具備較強的抗干擾能力。
【專利說明】
一種改進的SVG無功補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種無功補償裝置，具體講涉及一種1kV的SVG無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]無功功率補償，在電力供電系統中起到提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，改善供電環境，因此無功功率補償裝置是電力系統中不可缺少的重要裝置，合理地選擇無功補償裝置，可以最大限度的減少電網的損耗提高電網質量。
[0003]SVG是目前應用較普遍的無功補償裝置，其顯著特點是能快速、平滑調節容性或感性無功功率，實現動態補償，廣泛應用于輸電系統、工業網系統，取得了較好的技術經濟效益，因而在國內外得到了較快的發展和實際應用。
[0004]現有SVG無功補償裝置主要是由數字信號處理器件DSP和IGBT大功率半導體器件驅動電路及其它輔助保護電路組成的。由于傳統數字信號處理器DSP自身的PffM脈沖寬度調制信號輸出引腳數量限制，如果要對數量較多的IGBT器件進行PWM信號控制往往會力不從心，如果采用專業PWM信號生成元件往往在控制靈活性和擴展性方面差強人意，并且控制成本也往往較大。
[0005]另一方面，SVG無功補償裝置大都體積龐大，結構復雜，抗干擾能力差，不利于檢修和維護，在使用過程中由于散熱不良而容易發生故障，進而影響到整個SVG無功補償裝置的正常運行。
【實用新型內容】
[0006]為了解決現有技術中所存在的上述不足，本實用新型提供一種新的SVG無功補償
目.ο
[0007]本實用新型提供的技術方案是:一種改進的SVG無功補償裝置，所述SVG無功補償裝置通過變流器與1kV電網相連，其改進之處在于:所述SVG無功補償裝置包括內設有散熱裝置的控制箱體，安裝在所述控制箱體內的SVG控制器、IGBT功率補償模塊、電抗器組和真空斷路器，以及設于所述控制箱體外的數據采集裝置和變流器;所述數據采集裝置的輸入端與所述1kV電網相連，其輸出端與所述SVG控制器的輸入端相連，所述SVG控制器的輸出端與所述IGBT功率補償模塊的輸入端相連;所述IGBT功率補償模塊的輸出端依次串接電抗器組和真空斷路器后與所述變流器的一次側輸入端相連，所述變流器的二次側輸出端與I OkV電網相連。
[0008]優選的，所述數據采集裝置包括A相電流傳感器CTl、A相電壓互感器PTl、B相電流傳感器CT2、B相電壓互感器PT2、C相電流傳感器CT3和C相電壓互感器PT3;所述A相電流傳感器CTl和所述A相電壓互感器PTl均分別與所述1kV電網的A相電纜和所述SVG控制器相連;所述B相電流傳感器CT2和所述B相電壓互感器PT2均分別與所述1kV電網的B相電纜和所述SVG控制器相連;所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3均分別與所述1kV電網的C相電纜和所述SVG控制器相連。
[0009]進一步，所述SVG控制器包括依次連接的信號調理電路、數字信號處理器DSPJIg可編程邏輯門陣列FPGA和CPLD接口處理單元;所述信號調理電路包括分別與所述A相電流傳感器CTl、所述A相電壓互感器PTl、所述B相電流傳感器CT2、所述B相電壓互感器PT2、所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3相連的信號調理電路;所述CPLD接口處理單元與IGBT功率補償模塊的輸入端相連。
[0010]進一步，所述IGBT功率補償模塊包括第一IGBT功率補償模塊和第二 IGBT功率補償模塊;所述第一 IGBT功率補償模塊和所述第二 IGBT功率補償模塊均包括六個反并聯有二極管的絕緣柵雙極型晶體管IGBT;每兩個絕緣柵雙極型晶體管IGBT組成一個單相橋臂；每個單相橋臂的兩端分別與另外兩個單相橋臂的兩端相連后并聯電容器組;每個絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極均與所述CPLD接口處理單元的PWM信號輸出接口相連;每個單相橋臂中兩個絕緣柵雙極型晶體管的中間連接端與電抗器組相連。
[0011]優選的，所述電抗器組與所述真空斷路器之間還并接有避雷器。
[0012]進一步，所述數字信號處理器DSP通過RS485線纜與控制箱體外的觸摸屏相連。
[0013]進一步，所述數字信號處理器DSP還連接有遠程控制裝置，所述遠程控制裝置包括設于控制箱體內的信號發射裝置和設于箱體外的信號接收裝置;所述信號發射裝置與所述數字信號處理器DSP通過通信線相連，并與所述信號接收裝置無線連接。
[0014]優選的，所述散熱裝置包括主控制器、溫度傳感器、散熱風機和散熱器;所述IGBT功率補償模塊安裝在所述散熱器上，所述主控制器分別連接所述溫度傳感器和所述散熱風機;所述散熱風機口對準所述散熱器。
[0015]優選的，所述控制箱體包括長方形的箱體和安裝在所述箱體上的箱門，所述箱門與所述箱體通過合頁轉動連接，所述箱體一側設有散熱口和出線母排，其頂板上設有照明燈;所述散熱口為百葉式散熱口。
[0016]進一步，所述箱體內側頂部設有照明燈。
[0017]與最接近的技術方案相比，本實用新型具有如下顯著進步:
[0018]I)本實用新型提供的SVG無功補償裝置電路結構簡單、成本低，采用SVG空黃梓琪可同時對諧波和無功功率進行補償，實時性強，相應時間快，采用避雷器對電路進行控制隔離，可有效保障電網系統的正常運行。
[0019]2)SVG控制器采用數字信號處理器DSP、現場可編程邏輯門陣列FPGA與光耦隔離驅動元件CPLD接口處理單元一起構成產生PWM驅動信號的硬件平臺，可實現IGBT功率補償模塊控制過程的高速度、高精度要求，同時還具備較強的抗干擾能力。
[0020]3)SVG控制器、IGBT功率補償模塊、電抗器組和真空斷路器合理布置在設有散熱裝置的控制箱體內，減小了 SVG無功補償裝置的體積，提高了 SVG無功補償裝置的抗干擾能力和散熱能力。
[0021]4)控制箱體側部設有百葉式散熱窗，進一步加強了 SVG無功補償裝置的散熱性能，另外，散熱裝置由主控制器、溫度傳感器、散熱風機和散熱器共同組成，可根據控制箱體內部的溫度控制散熱風機的輸出功率，可更好地管理控制箱體內部的溫度。
[0022]5)控制箱體內設有照明燈，便于在黑暗環境中對控制箱體進行檢修。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型提供的SVG無功補償裝置的整體結構示意圖；
[0024]圖2為數據采集裝置與SVG控制器的連接示意圖；
[0025]圖3為SVG控制器與IGBT功率補償模塊的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0027]為了徹底了解本實用新型實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本實用新型實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本實用新型的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本實用新型還可以具有其他實施方式。
[0028]本實用新型提供的SVG無功補償裝置的整體結構示意圖如圖1所示。所述SVG無功補償裝置通過變流器與1kV電網相連，所述SVG無功補償裝置包括內設有散熱裝置的控制箱體，安裝在所述控制箱體內的SVG控制器、IGBT功率補償模塊、電抗器組和真空斷路器，以及設于所述控制箱體外的數據采集裝置和變流器;所述數據采集裝置的輸入端與所述1kV電網相連，其輸出端與所述SVG控制器的輸入端相連，所述SVG控制器的輸出端與所述IGBT功率補償模塊的輸入端相連;所述IGBT功率補償模塊的輸出端依次串接電抗器組和真空斷路器后與所述變流器的一次側輸入端相連，所述變流器的二次側輸出端與1kV電網相連。
[0029]所述數據采集裝置的結構如圖2所示:包括A相電流傳感器CTUA相電壓互感器?!1、8相電流傳感器(^2、8相電壓互感器?了2、(:相電流傳感器(^3和(:相電壓互感器?了3;所述A相電流傳感器CTl和所述A相電壓互感器PTl均分別與所述1kV電網的A相電纜和所述SVG控制器相連;所述B相電流傳感器CT2和所述B相電壓互感器PT2均分別與所述1kV電網的B相電纜和所述SVG控制器相連;所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3均分別與所述1kV電網的C相電纜和所述SVG控制器相連。
[0030]所述SVG控制器的結構如圖2和圖3所示:包括依次連接的信號調理電路、數字信號處理器DSP、現場可編程邏輯門陣列FPGA和CPLD接口處理單元;所述信號調理電路包括分別與所述A相電流傳感器CTl、所述A相電壓互感器PT1、所述B相電流傳感器CT2、所述B相電壓互感器PT2、所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3相連的六個信號調理電路;所述CPLD接口處理單元與IGBT功率補償模塊的輸入端相連。
[0031]所述IGBT功率補償模塊的結構如圖1所示:包括第一IGBT功率補償模塊和第二IGBT功率補償模塊;所述第一 IGBT功率補償模塊和所述第二 IGBT功率補償模塊均包括六個反并聯有二極管的絕緣柵雙極型晶體管IGBT;每兩個絕緣柵雙極型晶體管IGBT組成一個單相橋臂;每個單相橋臂的兩端分別與另外兩個單相橋臂的兩端相連后并聯電容器組;每個絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極均與所述CPLD接口處理單元的HVM信號輸出接口相連;每個單相橋臂中兩個絕緣柵雙極型晶體管的中間連接端與電抗器組相連。
[0032]所述電抗器組與所述真空斷路器之間還并接有避雷器。
[0033]所述數字信號處理器DSP通過RS485線纜與控制箱體外的觸摸屏相連;觸摸屏12作為整個補償系統的人機界面，能實時顯示SVG控制器通過互感器采樣獲得的參數和補償系統的整體控制狀況。
[0034]所述數字信號處理器DSP還連接有遠程控制裝置，所述遠程控制裝置包括設于控制箱體內的信號發射裝置和設于箱體外的信號接收裝置;所述信號發射裝置與所述數字信號處理器DSP通過通信線相連，并與所述信號接收裝置無線連接。通過遠程控制裝置可對SVG無功補償裝置進行遠程管理，同時還能對電網中的電流電壓等信息進行遠程監控，出現故障時，進行遠程報警;使系統更加安全可靠。
[0035]所述散熱裝置包括主控制器、溫度傳感器、散熱風機和散熱器;所述IGBT功率補償模塊安裝在所述散熱器上，所述主控制器分別連接所述溫度傳感器和所述散熱風機;所述散熱風機口對準所述散熱器;采用吸風散熱方式，IGBT功率補償模塊安裝在散熱器進風口處50mm的地方，散熱效果好，風機安裝維修方便。
[0036]散熱裝置可通過溫度傳感器對箱體內部溫度進行監測，并根據箱體內部溫度控制散熱風機的功率，從而使箱體溫度維持在最佳溫度下。
[0037]所述控制箱體包括長方形的箱體和安裝在所述箱體上的箱門，所述箱門與所述箱體通過合頁轉動連接，方便打開或關閉箱體;所述箱體一側設有散熱口和出線母排，所述散熱口為百葉式散熱口，可加強箱體內的散熱速度;所述出線母排用于控制箱體內部器件與外部器件之間的連接;其頂板上設有照明燈，方便在黑暗環境中對設備進行檢修。
[0038]所述箱體內側底板上安裝散熱器，兩側板上分別安裝電容器組;散熱器上的IGBT功率補償模塊與電容器組之間通過層疊母排相連;SVG控制器、電抗器組和真空斷路器分別設置在所述IGBT功率補償模塊的上方;布置合理美觀，體積小。
[0039]本實用新型提供的SVG無功補償裝置的工作原理為:
[0040]電壓互感器PTl、PT2、PT3用于采集1kV電網系統中的各相電壓信號，并將采集到的相電壓傳輸給電壓信號調理電路；電流傳感器CT1、CT2、CT3用于采集1kV電網系統中的各相電流信號，并將采集到的電流信號傳輸給電流信號調理電路；
[0041]通過對應的信號調理電路將電壓互感器和電流傳感器采集到的電壓信號轉換為數字信號處理器DSP可接受的O?3V電壓信號后，輸出給數字信號處理器DSP;
[0042]DSP數字信號處理器將1kV電網系統中的電壓電流等模擬數據采集處理后進行SVG無功補償算法的運算處理生成三相正弦基波，數據通過并行總線傳輸給FPGA現場可編程邏輯門陣列，并置低一根1口線通知FPGA現場可編程邏輯門陣列取數據，FPGA現場可編程邏輯門陣列內部采用了雙口RAM數據緩沖機制，當FPGA控制單元收到DSP的置低狀態信號后就去數據緩沖區讀取數據，將數據進行誤碼檢測處理后得到的三相基波數據與內部的三角波進行比較生成多路PWM波信號，生成的PWM波信號通過數據扁平電纜傳輸給CPLD接口處理單元;CPLD接口處理單元內部集成有光耦隔離驅動元件;CPLD接口處理單元對PffM波信號進行防直通處理并加入死區處理然后輸出給其內部的光耦隔離驅動元件，光耦隔離驅動元件對IGBT功率補償模塊進行驅動;使IGBT功率補償模塊輸出相應的補償量；
[0043]IGBT功率補償模塊輸出的補償量經過電抗器組濾除其中的諧波成分后，通過變流器進行耦合，由變流器輸出無功補償量直接作用于1kV電網系統進行無功補償，提高電網質量。
[0044]電抗器組與變流器之間的真空斷路器起到保護和控制補償主線路的作用。電抗器組與真空斷路器之間并接的避雷器起到釋放雷電和釋放電力系統操作過電壓能量的作用。電容器組由直流電容器組成，構成SVG無功補償裝置的重要組成部分。
[0045]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種改進的SVG無功補償裝置，所述SVG無功補償裝置通過變流器與1kV電網相連，其特征在于:所述SVG無功補償裝置包括內設有散熱裝置的控制箱體，安裝在所述控制箱體內的SVG控制器、IGBT功率補償模塊、電抗器組和真空斷路器，以及設于所述控制箱體外的數據采集裝置和變流器;所述數據采集裝置的輸入端與所述1kV電網相連，其輸出端與所述SVG控制器的輸入端相連，所述SVG控制器的輸出端與所述IGBT功率補償模塊的輸入端相連;所述IGBT功率補償模塊的輸出端依次串接電抗器組和真空斷路器后與所述變流器的一次側輸入端相連，所述變流器的二次側輸出端與1kV電網相連。2.根據權利要求1所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述數據采集裝置包括A相電流傳感器CTl、A相電壓互感器PTl、B相電流傳感器CT2、B相電壓互感器PT2、C相電流傳感器CT3和C相電壓互感器PT3;所述A相電流傳感器CTl和所述A相電壓互感器PTl均分別與所述1kV電網的A相電纜和所述SVG控制器相連;所述B相電流傳感器CT2和所述B相電壓互感器PT2均分別與所述1kV電網的B相電纜和所述SVG控制器相連;所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3均分別與所述1kV電網的C相電纜和所述SVG控制器相連。3.根據權利要求2所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述SVG控制器包括依次連接的信號調理電路、數字信號處理器DSP、現場可編程邏輯門陣列FPGA和CPLD接口處理單元;所述信號調理電路包括分別與所述A相電流傳感器CT1、所述A相電壓互感器PTl、所述B相電流傳感器CT2、所述B相電壓互感器PT2、所述C相電流傳感器CT3和所述C相電壓互感器PT3相連的信號調理電路;所述CPLD接口處理單元與IGBT功率補償模塊的輸入端相連。4.根據權利要求3所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述IGBT功率補償模塊包括第一 IGBT功率補償模塊和第二 IGBT功率補償模塊;所述第一 IGBT功率補償模塊和所述第二 IGBT功率補償模塊均包括六個反并聯有二極管的絕緣柵雙極型晶體管IGBT;每兩個絕緣柵雙極型晶體管IGBT組成一個單相橋臂;每個單相橋臂的兩端分別與另外兩個單相橋臂的兩端相連后并聯電容器組;每個絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極均與所述CPLD接口處理單元的P麗信號輸出接口相連;每個單相橋臂中兩個絕緣柵雙極型晶體管的中間連接端與電抗器組相連。5.根據權利要求1所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述電抗器組與所述真空斷路器之間還并接有避雷器。6.根據權利要求3所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述數字信號處理器DSP通過RS485線纜與控制箱體外的觸摸屏相連。7.根據權利要求3所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述數字信號處理器DSP還連接有遠程控制裝置，所述遠程控制裝置包括設于控制箱體內的信號發射裝置和設于箱體外的信號接收裝置;所述信號發射裝置與所述數字信號處理器DSP通過通信線相連，并與所述信號接收裝置無線連接。8.根據權利要求1所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述散熱裝置包括主控制器、溫度傳感器、散熱風機和散熱器;所述IGBT功率補償模塊安裝在所述散熱器上，所述主控制器分別連接所述溫度傳感器和所述散熱風機;所述散熱風機口對準所述散熱器。9.根據權利要求1所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述控制箱體包括長方形的箱體和安裝在所述箱體上的箱門，所述箱門與所述箱體通過合頁轉動連接，所述箱體一側設有散熱口和出線母排，其頂板上設有照明燈;所述散熱口為百葉式散熱口。10.根據權利要求9所述的一種改進的SVG無功補償裝置，其特征在于: 所述箱體內側底板上安裝散熱器，兩側板上分別安裝電容器組;散熱器上的IGBT功率補償模塊與電容器組之間通過層疊母排相連;SVG控制器、電抗器組和真空斷路器分別設置在所述IGBT功率補償模塊的上方。
【文檔編號】H05K7/20GK205453135SQ201521065685
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月18日
【發明人】李永東, 孫偉, 周喜賓, 劉新宇, 艾比布勒·塞塔爾, 宋占黨, 顧軍, 原春亮, 黃擎, 陳興, 王志遠, 陳臻, 劉彪, 劉巖, 陳疆, 吳玉蘭, 李欣宇, 張艷輝, 余英, 李武峰, 鄧澤官, 王獻麗, 鞠登峰, 張群, 狄謙, 薛利, 吳尚潔, 張冰婧, 陸東杰, 黃孟欣
【申請人】國網新疆電力公司烏魯木齊供電公司, 北京國網普瑞特高壓輸電技術有限公司