专利名称：一种模块并联式静止无功发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种静止无功发生器，尤其是涉及一种模块并联式静止无功发生
直
背景技术：
电力系统中的无功补偿装置发展到今天，经历了同步调相机、电容器、静止无功补 偿装器、静止无功发生器几个阶段。同步调相机是传统的无功功率动态补偿装置，它是专门用来产生无功功率的同步 电机，在过励磁或者欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。 由于它是旋转电机，因而损耗和噪声都很大，运行维护复杂，而且由于控制复杂造成响应速 度慢，在很多情况下已无法适应快速无功补偿的要求。近年来已很少采用。并联电容器是电网中用的最多的一种专用的无功功率补偿设备。无功补偿电容器 原理简单，安装、运行和维护都很方便，但它只能补偿感性无功，并且不能连续调节，更重要 的是它的负电压效应，当电网电压下降时，电容器上的补偿电流相应下降，使得补偿的无功 量急剧下降，系统电压下降更大。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。静止无功补偿器主要包括晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器以及这两者的混 合装置，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器或机械投切电容器混合使用的装置。其响应 速度快，价格适中，使其在电力系统中得以迅速的推广。静止无功补偿器的缺点在于谐波成 分大，需要将固定电容器和电感器串联，从而滤除谐波，并且运行时电容和电感的一部分容 量相互抵消，不经济，并且电容的分组不连续投切还会影响调节质量。静止无功发生器是基于电力电子技术的无功发生装置，在容量范围内，能对电网 的动态无功进行快速补偿，并且即可补偿感性无功也可补偿容性无功。具有动态响应快、补 偿电流不含谐波、体积小、噪音低、无负电压效应等多种优点，其主要缺点在于容量小、成本 高，这限制了静止无功发生器的大规模推广应用。另外，由于成本高，目前的生产模式主要 是按用户要求定制，所以规模化生产困难，这进一步增加了系统的成本。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种响应速度 快、安全可靠的模块并联式静止无功发生装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种模块并联式静止无功发生装置，其特征在于，该装置包括静止无功发生器模 块、互联均流控制模块，所述的静止无功发生器模块包括逆变电路、DSP控制子系统，所述的 互联均流控制模块为232总线、互感器、人机界面，所述的逆变电路、DSP控制子系统、人机 界面、232总线依次连接，所述的互感器与DSP控制子系统连接。所述的逆变电路包括功率开关器件及驱动电路、连接电抗器、直流电容、补偿电流传感器、直流电压传感器。 所述的DSP控制子系统包括处理器模块、A/D采样模块、扩展存储器模块、IXD液晶显示模块、矩阵键盘输入模块、锁相环及倍频模块、硬件脉冲互锁模块、PWM输出及驱动电路 模块，所述的处理器模块分别与A/D采样模块、扩展存储器模块、LCD液晶显示模块、矩阵键 盘输入模块、锁相环及倍频模块、硬件脉冲互锁模块连接，所述的硬件脉冲互锁模块与PWM 输出及驱动电路模块连接。所述的逆变电路的结构为叠层母排结构。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、响应速度快传统投切电容器组装置受电容器放电时间所限制，响应时间需要 几秒钟，而本实用新型一般只需要几十个毫秒就可达到稳定，暂态特性较好。2、安全可靠本实用新型在设计控制电路时充分考虑了电力系统安全性的要求， 当信号出现异常时，控制电路会主动对主电路进行各种保护。3、使用和维护方便本实用新型并联入网运行，投运和切除时，不影响其他设备工 作，并可方便的对多个逆变电路进行并联，以扩大静止无功发生器容量。4、使用范围广本实用新型可以发出连续可调的感性无功和容性无功，不仅可以 应用在感性负荷场合，还可以应用在容性负荷场合，工作能力更强。5、规模化生产，成本适中，灵活定制本实用新型是模块化设计，易于量产，降低成 本，并可以根据用户需求定制。
图1为本实用新型一种模块并联式静止无功发生装置的结构示意图；图2为本实用新型一种模块并联式静止无功发生装置的逆变电路的电路图；图3为本实用新型一种模块并联式静止无功发生装置的DSP控制子系统的结构示 意图；图4为本实用新型一种模块并联式静止无功发生装置的功率开关器件的驱动电 路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，一种模块并联式静止无功发生装置，该装置包括静止无功发生器模 块f、互联均流控制模块g，所述的静止无功发生器模块f包括逆变电路a、DSP控制子系统 b，所述的互联均流控制模块g为232总线d、互感器e、人机界面c，所述的逆变电路a、DSP 控制子系统b、人机界面c、232总线d依次连接，所述的互感器e与DSP控制子系统b连接。如图2所示，所述的逆变电路包括功率开关器件及驱动电路、连接电抗器、直流电 容、补偿电流传感器、直流电压传感器。功率开关器件采用了西门子公司的IGBT模块。为了选用合适的IGBT模块，有二 个主要方面需要考虑一是根据IGBT要承受的电流确定电流等级，二是根据IGBT要承受的 电压确定耐压等级。选择西门子FZ600R16KF4600A/1600V/2U 2单元IGBT模块。[0028]如图4所示，功率开关器件的驱动电路利用瑞士 CONCEPT公司的智能集成驱动模块2SD315A设计。2SD315A具有两个驱动通道，因此在设计SVG的驱动电路时需三个 2SD315A集成驱动器。从DSP控制器输出的SPWM波可以直接作为驱动器的输入，SPWM波经 驱动电路后直接驱动SVG主电路功率开关器件IGBT。连接电抗器主要采用Marco Liserre在2004年利用对称优化设计方法进行LCL 的参数设计，LCL分别为300uH/100uF/300uH。直流电容参数主要是从两个方面考虑的一是电容器的电容量不能太大，否则电 容器体积增大、成本增加；二是电容器的容量必须能保证直流侧电压波动限制在合理的范 围内。当负载发生突变时，线路电流发生相应变化，从而引起主电路的损耗发生变化，由于 控制延时的影响，逆变器直流侧电压必将发生波动，因此，必须选择足够大的电容将直流侧 电压波动限制在规定的范围内。电容器选择5000uF。所述的逆变电路在结构上采用叠层母排结构，降低连线电感，减小变换器损耗。叠 层母排技术，即把多层又薄又宽的铜板叠放在一起，层间用极薄的高绝缘强度的材料热压 成一体，整个母排各层之间的距离均勻一致，在端子连接点或引出点把所需要的铜排引出， 构成一个均勻的整体。这种叠层母排具有极小的分布电感，以及可靠绝缘结构，且能承受几 十兆帕的切应力；安装方便，它可以方便地把主电路中的电力电子开关器件、电容器、散热 器和驱动电路可靠地组合在一起；母排与器件之间的连接是通过各种端子和插件实现的， 接触电阻小，连接可靠。直流电压传感器需要测量在直流母线和电网三相电压，选用的传感器的测量范围 和准确度分别为:0-1200Vdc,0. 2%和 0-400VAC,0. 2%0电流传感器主要用于测量SVG补偿三相电流(测量范围0-500A，准确度0. 2% ) 和负载三相电流(根据负载确定，准确度0. 2% )。如图3所示，所述的DSP控制子系统包括处理器模块bl、A/D采样模块b2、扩展存 储器模块b3、IXD液晶显示模块b4、矩阵键盘输入模块b5、锁相环及倍频模块b6、硬件脉冲 互锁模块b7、PWM输出及驱动电路模块b8，所述的处理器模块bl分别与A/D采样模块b2、 扩展存储器模块b3、IXD液晶显示模块b4、矩阵键盘输入模块b5、锁相环及倍频模块b6、硬 件脉冲互锁模块b7连接，所述的硬件脉冲互锁模块b7与PWM输出及驱动电路模块b8连 接。其核心部分是TMS320LF2407，它是美国德州公司专门为电机控制设计的一款2000系列 的DSP芯片，采用高性能静态CMOS技术，工作电压3. 3V，功耗低；其最高主频为40MHz，使得 指令周期缩短到25ns，提高了控制器的实时控制能力；片内有32K字的FLASH程序存储器、 1. 5K字的数据/程序RAM、544字的双口 RAM、2K字的单口 RAM、两个事件管理器EVA、EVB和 8个16位的脉宽调制(PWM)通道，还可通过SCI 口与外界通讯，形成一个完整的数字化控制
D ο互联均流控制模块g主要完成通讯和人机界面功能。本实施例在实施时，互联均流控制模块g的互感器e监测电网电流信号并给出参 考电流，进入DSP控制子系统b，由DPS控制核心经过控制算法计算后，发出开关信号，控制 逆变电路b的IGBT状态，并由逆变电路b向电网注入动态补偿电流。
权利要求一种模块并联式静止无功发生装置，其特征在于，该装置包括静止无功发生器模块、互联均流控制模块，所述的静止无功发生器模块包括逆变电路、DSP控制子系统，所述的互联均流控制模块为232总线、互感器、人机界面，所述的逆变电路、DSP控制子系统、人机界面、232总线依次连接，所述的互感器与DSP控制子系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种模块并联式静止无功发生装置，其特征在于，所述的逆 变电路包括功率开关器件及驱动电路、连接电抗器、直流电容、补偿电流传感器、直流电压 传感器。
3.根据权利要求1所述的一种模块并联式静止无功发生装置，其特征在于，所述的DSP 控制子系统包括处理器模块、A/D采样模块、扩展存储器模块、LCD液晶显示模块、矩阵键盘 输入模块、锁相环及倍频模块、硬件脉冲互锁模块、PWM输出及驱动电路模块，所述的处理器 模块分别与A/D采样模块、扩展存储器模块、LCD液晶显示模块、矩阵键盘输入模块、锁相环 及倍频模块、硬件脉冲互锁模块连接，所述的硬件脉冲互锁模块与PWM输出及驱动电路模 块连接。
4.根据权利要求2所述的一种模块并联式静止无功发生装置，其特征在于，所述的逆 变电路的结构为叠层母排结构。
专利摘要本实用新型涉及一种模块并联式静止无功发生装置，该装置包括静止无功发生器模块、互联均流控制模块，所述的静止无功发生器模块包括逆变电路、DSP控制子系统，所述的互联均流控制模块为232总线、互感器、人机界面，所述的逆变电路、DSP控制子系统、人机界面、232总线依次连接，所述的互感器与DSP控制子系统连接。与现有技术相比，本实用新型具有响应速度快、安全可靠等优点。
文档编号H02J3/18GK201576942SQ20092021318
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者史伟伟, 曹祥, 王文斌 申请人:上海聚动交能电气电子有限公司