專利名稱：一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，尤其涉及一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代冶金和化工工業(yè)生產(chǎn)中，電解槽等沖擊性負荷得到了廣泛應(yīng)用。這些負荷容量大，有功電流和無功電流變化劇烈，且無規(guī)律，導致供電線路功率因數(shù)惡化，造成電網(wǎng)電壓的波動和閃變，有的甚至還會造成電網(wǎng)的三相不平衡和諧波污染。不僅危害其他用戶的用電安全，同時也影響自身的產(chǎn)品質(zhì)量。有色金屬提煉和化工行業(yè)都要使用電解這一工藝，因而離不開大功率的整流裝置。大功率的整流裝置會產(chǎn)生大量諧波，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量影響極大。對大功率三相全控橋6脈整流裝置來說，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%，對電網(wǎng)的危害較大，產(chǎn)生的特征諧波為6N土 I次，即在整流變壓器二次側(cè)，即閥側(cè)的特征次數(shù)為5次、7次、11次、13次、17次、19次、23次、25次等，以5次、7次諧波分量最大，依次遞減。網(wǎng)側(cè)PCC點產(chǎn)生的特征諧波同閥側(cè)，其中以5次最大，7次次之，依次遞減。整流變壓器組帶移相繞組并聯(lián)運行可組成12脈波，網(wǎng)側(cè)特征次數(shù)為11次、13次、23次、25次等，以11次、13次最大。若網(wǎng)側(cè)或閥側(cè)不安裝濾波裝置，注入電網(wǎng)的總諧波電壓會超過國標，注入主變壓器的特征諧波電流也會超過國標允許值。諧波會造成配電線纜、變壓器發(fā)熱，無功補償裝置無法投運，降低通訊質(zhì)量，空氣開關(guān)誤動作，發(fā)電機喘振等不良后果。傳統(tǒng)的諧波抑制和濾除技術(shù)，即使用電力電容器和濾波電抗器等無源器件構(gòu)成的無源電力濾波器，具有體積大、重量大、一個濾波支路只能濾除特定次諧波、影響系統(tǒng)阻抗、耗能大等缺點，因此，近年來，以IGBT技術(shù)為主的有源濾波技術(shù)開始規(guī)?；瘧?yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的不足，而提供一種響應(yīng)速度快、可控性高、能跟蹤各次諧波、特性不受系統(tǒng)影響，且體積小、重量輕的低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括電力變壓器、整流變壓器、整流柜、沖擊性負荷和低電壓靜止無功發(fā)生器，電力變壓器的高壓側(cè)與電網(wǎng)連接，電力變壓器的低壓側(cè)與整流變壓器的一次側(cè)連接，整流變壓器的二次側(cè)與整流柜的輸入連接，整流柜的輸出與沖擊性負荷連接，其特征在于:整流變壓器的二次側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器之間設(shè)置有非晶合金變壓器，非晶合金變壓器的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器連接，非晶合金變壓器的低壓側(cè)與整流變壓器的二次側(cè)連接，非晶合金變壓器的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器之間還設(shè)置有電流互感器。所述低電壓靜止無功發(fā)生器包含諧波電流檢測電路、電流跟蹤控制電路、IGBT驅(qū)動電路和主電路，諧波電流檢測電路的輸入與電流互感器的信號輸出端連接，輸出與電流跟蹤控制電路的輸入連接，電流跟蹤控制電路的輸出與IGBT驅(qū)動電路的輸入連接，IGBT驅(qū)動電路的輸出與主電路的輸入連接，主電路的輸出與非晶合金變壓器的聞壓側(cè)連接。本發(fā)明將大容量、大電流的低電壓靜止無功發(fā)生器經(jīng)非晶變壓器接入整流變壓器的二次側(cè)，低電壓靜止無功發(fā)生器通過實時監(jiān)測負載電流，將模擬電流信號通過高精度、高性能的專用硬件運算電路，將負載電流中的諧波分離出來，形成指令信號，并送入高速數(shù)字信號處理器(DSP)對指令信號進行處理，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號可靠地向變流器(補償電流發(fā)生電路)送出驅(qū)動指令，變流器生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網(wǎng)，主動對諧波電流進行抵消。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明電流控制采用基于瞬時無功功率的電流檢測技術(shù)，檢測諧波電流；通過多重化瞬時值電流跟蹤控制，實現(xiàn)諧波電流動態(tài)補償；由于采用電流控制，能使裝置最大程度發(fā)揮補償作用且不過載。2、本發(fā)明在整流變壓器的二次側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器之間設(shè)置非晶合金變壓器，其空載損耗僅為硅鋼片作鐵芯變壓器的20%，非晶鐵心在通過較高頻率磁通時，仍具有低鐵損及低激磁電流的特性而不致產(chǎn)生鐵心飽和的問題，故以非晶鐵心制成的非晶合金變壓器具有較好的耐諧波能力。3、本發(fā)明采用非晶合金變壓器與低電壓靜止無功發(fā)生器配合，可有效實現(xiàn)對諧波的抑制和濾除，且響應(yīng)速度快、可控性高、能跟蹤各次諧波、特性不受系統(tǒng)影響、體積小重量輕、效率高，可將功率因數(shù)控制在0.93%以上。
圖1為本發(fā)明電連接示意圖。圖中:電網(wǎng)1、電力變壓器2、整流變壓器3、整流柜4、沖擊性負荷5、低電壓靜止無功發(fā)生器6、非晶合金變壓器7、電流互感器8。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳述。圖1為一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)電連接示意圖。該系統(tǒng)包括電力變壓器2、整流變壓器3、整流柜4、沖擊性負荷5和低電壓靜止無功發(fā)生器6。電力變壓器2的高壓側(cè)的三相與電網(wǎng)I的三相對應(yīng)連接，電力變壓器2的低壓側(cè)的三相與整流變壓器3的一次側(cè)三相對應(yīng)連接，整流變壓器3的二次側(cè)三相與整流柜4的輸入連接，整流柜4的輸出與沖擊性負荷5連接。整流變壓器3的二次側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器6之間設(shè)置有非晶合金變壓器7，非晶合金變壓器7的高壓側(cè)三相與低電壓靜止無功發(fā)生器6的三相對應(yīng)連接，非晶合金變壓器7的低壓側(cè)三相與整流變壓器3的二次側(cè)三相對應(yīng)連接，電流互感器8連接在非晶合金變壓器7的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器6之間。低電壓靜止無功發(fā)生器6包含諧波電流檢測電路、電流跟蹤控制電路、IGBT驅(qū)動電路和主電路，諧波電流檢測電路的輸入與電流互感器8的信號輸出端連接，輸出與電流跟蹤控制電路的輸入連接，電流跟蹤控制電路的輸出與IGBT驅(qū)動電路的輸入連接，IGBT驅(qū)動電路的輸出與主電路的輸入連接，主電路的輸出與非晶合金變壓器7的聞壓側(cè)連接。
本實施例電網(wǎng)I為三相35KV系統(tǒng)，電力變壓器2的高壓側(cè)為35KV、低壓側(cè)為280V。整流變壓器3的高壓側(cè)為280V、低壓側(cè)為100V。沖擊性負荷5為電解槽。非晶合金變壓器7選取型號為ZGSBH15系列非晶合金變壓器，容量是15000KVA、高壓側(cè)為10KV，低壓側(cè)為IOOV0低電壓靜止無功發(fā)生器6的無功功率為lOMvar/lOKV。本發(fā)明控制系統(tǒng)采用低電壓靜止無功發(fā)生器6與非晶合金變壓器7配合，大量無功電流將直接經(jīng)低電壓靜止無功發(fā)生器6流轉(zhuǎn)，使沖擊性負荷的功率因數(shù)在0.93以上運行，這樣僅單臺電力變壓器2每年可節(jié)約電費約195萬元。同時，采用本發(fā)明控制系統(tǒng)使三相功率平衡度大大提高，使沖擊性負荷的熱量集中，溫度提高，反應(yīng)加快，日產(chǎn)量增加5
8% ο
權(quán)利要求
1.一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括電力變壓器(2)、整流變壓器(3)、整流柜(4)、沖擊性負荷(5)和低電壓靜止無功發(fā)生器(6)，電力變壓器(2)的高壓側(cè)與電網(wǎng)(I)連接，低壓側(cè)與整流變壓器(3)的一次側(cè)連接，整流變壓器(3)的二次側(cè)與整流柜(4)的輸入連接，整流柜的(4)輸出與沖擊性負荷(5)連接，其特征在于:整流變壓器(3)的二次側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器(6)之間設(shè)置有非晶合金變壓器(7)，非晶合金變壓器(7)的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器(6)連接，非晶合金變壓器(7)的低壓側(cè)與整流變壓器(3)的二次側(cè)連接，非晶合金變壓器(7)的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器(6)之間還設(shè)置有電流互感器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于所述低電壓靜止無功發(fā)生器(6)包含諧波電流檢測電路、電流跟蹤控制電路、IGBT驅(qū)動電路和主電路，諧波電流檢測電路的輸入與電流互感器(8)的信號輸出端連接，輸出與電流跟蹤控制電路的輸入連接，電流跟蹤控制電路的輸出與IGBT驅(qū)動電路的輸入連接，IGBT驅(qū)動電路的輸出與主電路的輸入連接，主電路的輸出與非晶合金變壓器(7)的高壓側(cè)連接。
全文摘要
本發(fā)明開了一種低電壓大電流電能質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)電力變壓器的高壓側(cè)與電網(wǎng)連接，低壓側(cè)與整流變壓器的一次側(cè)連接，整流變壓器的二次側(cè)與整流柜的輸入連接，整流柜的輸出與沖擊性負荷連接。在整流變壓器的二次側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器之間設(shè)置有非晶合金變壓器，非晶合金變壓器的高壓側(cè)與低電壓靜止無功發(fā)生器連接，非晶合金變壓器的低壓側(cè)與整流變壓器的二次側(cè)連接。本發(fā)明采用非晶合金變壓器與低電壓靜止無功發(fā)生器配合，可有效實現(xiàn)對諧波的抑制和濾除，且響應(yīng)速度快、可控性高、能跟蹤各次諧波、特性不受系統(tǒng)影響、體積小重量輕、效率高，可將功率因數(shù)控制在0.97%。
文檔編號H02J3/01GK103208802SQ20131012664
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者高曉斌, 陳文勝, 陳靜波, 李冠東 申請人:武漢高特維電氣有限公司