专利名称：碳化硅炉滤波补偿专用成套装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种滤波补偿装置，具体属于一种用于碳化硅炉滤波补偿的专用 成套装置。
背景技术：
改善碳化硅炉的功率因数是碳化硅生产的重大节能方案之一，由于电力电容器并 补方式对于改善功率因数具有众所周知的优点，近年来国内碳化硅炉已广泛采用，运行实 践表明，电容器并补方式，完全适用于碳化硅炉的设备、操作特点。我国目前多采用在高 压端进行无功补偿的方法来解决，高压补偿仅仅是提高了高压侧的功率因数，但是由于低 压端短网系统的巨大的感抗所产生的无功功率依然在短网系统中流动，同时三相不平衡是 由于短网的强相(短网较短故感抗较小、所以损耗较小，输出较大故名强相)和弱相造成的， 因此高压补偿不能解决三相平衡的问题，也没有达到抵消短网系统无功、提高低压端功率 因数的作用，由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，所以不能降低低压端的损耗，也 不能增加变压器的出力，但可以避免罚款，仅仅是对供电部门有意义。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够降低损耗、提高能效的碳化硅 炉滤波补偿专用成套装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于碳化硅炉滤波补偿专用成套装置， 其特征在于包括晶闸管阀、电容器、串联电抗器、感性负载、控制器，所述晶闸管阀、电容 器、电抗器依次组成串联支路，所述串联支路与感性负载并联接入三相母线，所述串联支路 的晶闸管阀与控制器的一端电连接，所述控制器的另一端与三相母线电连接，母线的三相 电流电压信号被控制器采集，再由控制器对晶闸管阀进行控制。所述晶闸管阀由两个晶闸管反并联而成，所述晶闸管采用德国IXYS元件。所述控制器采用32位ARM微处理器芯片。所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器。所述串联电抗器为干式铁芯滤波电抗器。采用以上技术方案后在三相静态补偿(即串联支路)直接同时投入，将三相功率 基本拉平，在此基础上，动态补偿控制(即控制器)采集系统相关信号，控制器对晶间管阀进 行控制，达到将三相功率最后调平的目的，以实现提高能效、降低消耗的效果。低压短网无 功补偿效果是明显的，不但实现了高压补偿提高进线电压的、电网功率因数的目标，而且增 加了输入矿热炉内的有功功率，达到了矿热炉节能降耗增加产量的、降低生产成本目的，对 提高矿热炉经济效益起到实质性作用。
图1为本实用新型电路的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，包括晶闸管阀1、电容器2、串联电抗 器3、感性负载4、控制器5，晶闸管阀1、电容器2、电抗器3依次组成串联支路，串联支路与 感性负载4并联接入三相母线，串联支路的晶闸管阀1与控制器5的一端电连接，控制器5 的另一端与三相母线电连接，母线的三相电流电压信号被控制器5采集，再由控制器5对晶 闸管阀1进行控制。晶闸管阀1由两个晶闸管6反并联而成，晶闸管6采用德国IXYS元件， 电容器2选用金属全膜介质的滤波电容器，串联电抗器3为干式铁芯滤波电抗器。串联电 抗器3与电容器2在串联支路中的位置可以互换。控制器5根据采集的电流电压信号来操控晶闸管阀，控制器5采用32位ARM微处 理器芯片，控制器其结构主要包括电源电路、显示电路、按键电路、电量测量电路、采样电 路以及CPU，由电源电路向各个其他电路供电，电量测量电路与采样电路及CPU相连接，采 样电路用于采集变压器的电流电压信号，并将信号转换传送给电量测量电路，电量测量电 路将采样电路送来的信号进行处理，与CPU进行通讯完成信号的双向传输，CPU监控工作状 态，将电量测量电路送来的信号进行分析、逻辑判断、计算，以控制装置的工作状态。电量测 量电路采用美国ANOLOG DEVICE公司生产的ADE7758型号的专用电能测量芯片。控制器功 能齐全操作方便，有自动报警装置，有过电压、过电流、超谐波等各项保护功能，确保产品所 有操作使用监控都能在控制室内操作。设备操作方便，安全可靠，具体地说，控制器也可以 选用市面上的一些通用控制器，比如说西门子公司生产的S7-200可编程控制器或者是华 冠公司生产的JKGF系列的控制器。本实用新型将补偿的接入点选择在短网相间跳线处的连接汇流铜板上，以最大限 度地降低短网无功损耗。在补偿方式上，采取了分相就地补偿即三相补偿围绕各自的接入 点，分开就近布置，以降低补偿短网上的线路无功补偿容量损耗，同时节省用户在补偿短网 上的投资。为达到将三相功率调平的目的，将每相补偿容量分为静态和动态补偿两大部分， 三相静态补偿直接同时投入，将三相功率基本拉平，在此基础上，动态补偿控制器采集相关 信号，达到将三相功率最后调平的目的。在达到调平三相功率目的的基础上，为保障整体设 备的使用寿命，尤其是其中的关键部件——电容器的平均使用寿命，在控制上采取了 “先进 先出”的原则，即每一最小基本单元的投入或切除的必要条件是该单元前一相邻单元己投 入或己切除。这样可保证动态部分的每一最小单元在使用时间上均大致相等，从而保证了 整体设备的使用寿命。为降低投切电容器时的冲击电流，在每一最小单元投切时，采取了相 应的限流措施，以将其投切峰值电流限制在电容器对冲击电流能承受的范围之内，以延长 电容器的使用寿命。变压器T (或发电机G)是向母线(或碳化硅炉短网终端一电极)供电电源，感 性负荷回路的自然功率因数比较低，大概为达不到供电部门要求即0 .9以上的标准，对于 碳化硅炉终端补偿，投入电容器以后，在供电电源额定容量限度内，母线上还能够再增加一 定的有功功率负荷增量。本装置是将并联电容器连接在碳化硅炉二次侧的短网(母线)上，由炉膛内的电弧产生的无功流经电极系统、水冷电缆后与电容器交换无功，电弧产生的无功不再流经碳化 硅炉变压器和一次侧，降低了损耗，本装置能减小碳化硅炉变压器低压侧无功在流经低压 侧的损耗，而低压侧是大电流的系统，损耗较大，节约的能耗比较显著，同时流经高压侧的 无功总量减小，也降低了高压侧的消耗。这也是以低压无功补偿(即本装置)为基础的碳化 硅炉电能质量优化能提高能效、降低消耗的根本原因。
权利要求1.碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于包括晶闸管阀(1)、电容器(2)、串联 电抗器(3)、感性负载(4)、控制器(5)，所述晶闸管阀(1)、电容器(2)、电抗器(3)依次组成 串联支路，所述串联支路与感性负载(4)并联接入三相母线，所述串联支路的晶闸管阀(1) 与控制器(5)的一端电连接，所述控制器(5)的另一端与三相母线电连接，母线的三相电流 电压信号被控制器(5 )采集，再由控制器(5 )对晶闸管阀(1)进行控制。
2.根据权利要求1所述的碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述晶闸管 阀(1)由两个晶闸管(6)反并联而成，所述晶闸管(6)采用德国IXYS元件。
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述控 制器(5 )采用32位ARM微处理器芯片。
4.根据权利要求1或2所述的碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述电 容器(2)选用金属全膜介质的滤波电容器。
5.根据权利要求1或2所述的碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述串 联电抗器(3)为干式铁芯滤波电抗器。
专利摘要本实用新型涉及一种碳化硅炉滤波补偿专用成套装置，包括晶闸管阀、电容器、串联电抗器、感性负载、控制器，所述晶闸管阀、电容器、电抗器依次组成串联支路，所述串联支路与感性负载并联接入三相母线，所述串联支路的晶闸管阀与控制器的一端电连接，所述控制器的另一端与三相母线电连接，母线的三相电流电压信号被控制器采集，再由控制器对晶闸管阀进行控制。采用以上技术方案后在三相静态补偿(即串联支路)直接同时投入，将三相功率基本拉平，在此基础上，动态补偿控制(即控制器)采集系统相关信号，控制器对晶闸管阀进行控制，达到将三相功率最后调平的目的。
文档编号H02J3/18GK201868886SQ201020619859
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者李飞龙, 杜小毛, 童淮安 申请人:国网南自控股(杭州)有限公司