专利名称：一种基于mcr动态无功补偿兼软启动的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，适用于高压电机软启动和电网无功补偿，特别适用于电力、冶金、矿山、油田高压电机软启动和电网无功补偿。
背景技术：
交流电机应用广泛。在大部分场合，电机不需要调速，但高压大容量电机启动对电网冲击很大，造成电压波动，其他设备欠压，运行不良影响生产；对电机冲击大，造成军援老化甚至鼠笼段条，缩短电机使用寿命；对机械传动部件联轴器、此轮箱皮带及被驱动负载冲击大，导致这些部件使用寿命缩短。目前，常见的高压异步电机启动方法定子回路串联电抗器、液态电阻、普通饱和电抗器、可控硅等。串联电抗器为分级启动，启动性能差，旋转损失大，有二次冲击，噪声大； 液态电阻占地面积大，维护量大，能耗较高，启动性能固定，无法调节，且启动特性跟环境温度息息相关，对环境温度十分敏感；普通饱和电抗器控制性能遇有电抗器，其电抗器具有较宽的调节范围，可以克服串联电抗器启动存在的问题，可靠性能高，大启动噪声大，可达 80-90dB，甚至更高，而且需要提供大容量体积的启动辅助电源设备。由于励磁回路与主回路分开，在短时工作的启动场合，有一定的安全隐患；串联可控硅实现电机端电压的调节达到软启动的目的，理论上讲是理想的启动方式，但是在高压场合，由于需要高压可控硅，可靠性能不易得到保证，维护量大，价格高。电力系统无功平衡对提高全网经济效益和改善供电质量至关重要，随着大功率有源器件及控制技术的发展，使得瞬时性的无功补偿得以实现，电能质量得到很好的改善。 SVC以作为成熟性产品近年在国际国内供电、用电中得到推广。目前，现有技术SVC动态无功补偿主要有两种一种是TCR相控电抗器SVC，其特点是响应快，技术成熟，但无法摆脱姿势难以克服的固有缺陷可靠稳定性不高、维护量大； 设备复杂、造价高；体积庞大、增加占地面积、建设费用高。一种是MCR磁控电抗器SVC，其特点噪声小，谐波小，损耗低，响应速度快，运行安全，寿命长，免维护等，但现有技术功能单一，不具有自动进行动态无功补偿兼软启动的功能，不具有无功补偿兼软启动的控制系统， 因而在性能，制造和运行成本，利用率，占地面积及操作方面均存在不足。
发明内容本实用新型解决的技术问题是提供一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，即MCR既能实现动态无功补偿调节也能实现高压电机软启动的控制系统，系统在没有启动指令时处于动态无功补偿模式，当接收到启动指令时处于软启动模式，启动功能完成后自动恢复到无功补偿状态。本实用新型能减少设备占地面积，实现多功能的同时减少设备的投入成本，结构简单，制作和运行成本低，操作维护简便，性能好，且稳定可靠。为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现[0008]一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，它包括监控系统，主控系统，供电单元，软启动操作面板，切换开关控制单元，MCR励磁单元及测控保护单元；所述监控系统包括工控机、显示单元；所述主控系统包括通信单元、CPU控制单元、采样单元、输入输出单元、主控系统的光电接口 ；所述MCR励磁单元包括MCR励磁单元的光电接口、脉冲触发电路、驱动放大电路和可控硅；所述通信单元与监控系统、切换开关控制单元、测控保护单元连接；所述供电单元连接各组成部件，为各工作单元提供工作电源；所述软启动操作面板连接输入输出单元；所述主控系统的光电接口连接MCR励磁单元的光电接口 ；所述采样单元连接电网系统母线下的PT和CT ；所述测控保护单元还与开关柜和MCR支路以及FC支路的PT和CT连接；MCR为磁阀式饱和电抗器。在上述技术方案的基础上更进一步的技术方案是所述基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，其MCR励磁单元的可控硅与MCR 的控制绕组连接，用于实现当MCR励磁单元的光电接口电路接收到主控系统的光信号后， 经过光电转换、触发脉冲电路、信号整形放大形成MCR励磁单元的可控硅导通角的触发脉冲，对可控硅的导通状态进行移相控制，动态调节MCR的电流，实现电机M的软启动和电网系统母线下的感性无功调节进行无功补偿。所述基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，其切换开关控制单元连接软启动组合开关K2和运行组合开关K3以及补偿开关Kb。本实用新型的优点在于，适用于高压电机的软启动同时对电网无功动态调节，充分利用MCR的功能，实现多功能的同时，减少设备的投入成本，结构简单，制作和运行成本低，操作维护简便，性能好，并且稳定可靠。
图1是本实用新型基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统示意图。图2是本实用新型所用到的MCR磁阀式饱和电抗器示意图。图3是本实用新型可实现多台高压电机启动切换与无功补偿切换组合开关示意图。图4是本实用新型基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统控制方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型技术方案做进一步说明。如附图所示，一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，它包括监控系统 1，主控系统2，供电单元3，软启动操作面板4，切换开关控制单元5，MCR励磁单元6及测控保护单元7 ；所述监控系统1包括工控机、显示单元；所述主控系统2包括通信单元2. UCPU 控制单元2. 2、采样单元2. 3、输入输出单元2. 4、主控系统的光电接口 2. 5 ；所述MCR励磁单元6包括MCR励磁单元的光电接口、脉冲触发电路、驱动放大电路和可控硅；所述通信单元2. 1与监控系统1、切换开关控制单元5、测控保护单元7连接；所述供电单元3连接各组成部件，为各工作单元提供工作电源；所述软启动操作面板4连接输入输出单元2. 4 ；所述主控系统的光电接口 2. 5连接MCR励磁单元的光电接口 ；所述采样单元2. 3连接电网系统母线下的PT和CT ；所述测控保护单元7还与开关柜和MCR支路以及FC支路的PT和CT连
4接；MCR为磁阀式饱和电抗器。所述MCR励磁单元6的可控硅与MCR的控制绕组连接，用于实现当MCR励磁单元的光电接口电路接收到主控系统2的光信号后，经过光电转换、触发脉冲电路、信号整形放大形成MCR励磁单元6的可控硅导通角的触发脉冲，对可控硅的导通状态进行移相控制，动态调节MCR的电流，实现电机M的软启动和电网系统母线下的感性无功调节进行无功补偿。所述切换开关控制单元5连接软启动组合开关K2和运行组合开关 K3以及补偿开关Kb。对本实用新型的结构、原理和效果进一步说明如下监控系统设定功能包括无功补偿功率因素设定，软启动切换回路设置；系统显示功能软件界面显示动态无功补偿状态、补偿量、系统功率因素、一次接线图、开关状态、 当前模式、报警提示输出；上位机远程访问控制功能作为WEB发布，为局域网或互联网用户提供远程管理和访问。主控系统为控制系统核心，在无功补偿模式下通过采样单元对电网系统系统PT、CT采样，运算后得到出触发角；在软启动模式下主控系统接收到软启动操作面板、上位机、远程控制发出的启动指令，通过切换开关控制单元向切换组合开关回路对应的开关发出控制信号，同时主控系统向MCR励磁单元发出软启动触发角； 如图2所示MCR为磁阀式饱和电抗器，MCR的控制绕组Nk连接MCR磁控单元6 的可控硅，MCR磁控单元的光电接口电路接收到主控系统2的光信号后，经过光电转换、触发脉冲电路、信号整形放大形成可控硅导通角的触发脉冲，对可控硅的导通状态进行移相控制，动态调节MCR的电流，实现电机M的软启动和电网系统母线6下的感性无功调节进行无功补偿。MCR是一种铁芯中具有多种面积的电抗器，截面积较小的部分被称为磁阀，磁阀部分可以在极限饱和区连续调节，使得MCR的感抗可大范围连续变化。MCR有一个四柱铁芯和绕组组成，中间两个铁芯为工作铁芯，Nk为控制绕组，N为工作绕组。由于可控硅接于控制绕组上，其电压很低，约为系统额定电压的19Γ3%，运行的可靠性大大提高。当工作绕组N 两端接上交流电压U时，控制绕组Nk上就会感应出相应的电压，在电压的正半周可控硅Tl 导通，电压的负半周可控硅Τ2导通，通过控制可控硅Tl、可控硅Τ2的导通角大小，即可控制直流励磁的大小从而控制工作铁芯的磁导率，实现电抗值得连续可调，实现高压电机的恒流软启动，实现动态无功调节。如图3所示，切换开关控制单元5输出控制信号连接软启动组合开关Κ2、运行组合开关Κ3以及补偿开关Kb无功补偿组开关，对电机Ml进行启动高压断路器接收到控制系统的闭合信号，启动开关Κ2. 1闭合，磁控单元接收主控系统对可控硅Tl和可控硅Τ2的触发角信号进行励磁调节，使回路电抗由高到低变化，从而使电机达到恒流软启动，运行开关Κ3. 1闭合启动过程结束，补偿开关Kb闭合，MCR自动转入SVC动态无功补偿回路；对Μ2进行启动及对Mn进行启动的过程与上述对电机Ml进行启动相同，所不同的是各自有对应的开关。
以下结合附图对用本实用新型进行高压电机无功补偿兼软启动的控制方法作一说明。如图4所示，一种基于用MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统进行高压电机无功补偿兼软启动的控制方法，它具有软启动程序和无功补偿程序，且软启动程序优先于无功补偿程序，当软启动程序结束后自动转入无功补偿程序；具体控制方法步骤是[0027]Α、发出启动指令由软启动操作面板4或监控系统1向主控系统2发出启动指令；B、软启动程序开启主控系统2接到启动指令后，立即转到软启动程序；其步骤是a、切换开关控制单元5发出控制信号使对应的启动组合开关K2闭合；b 启动电流控制主控系统2向MCR励磁单元6发出软启动程序的可控硅触发角， 使MCR电抗值从大到小达到启动条件。C、开启或关闭相应开关当MCR电抗值从大到小达到启动条件时，切换开关控制单元5发出对应的运行组合开关K3闭合指令，切换开关控制单元5发出控制信号使对应的启动组合开关K2断开；D、开关状态确认主控系统2确认各开关的状态是否正确，不正确则报警，确认正确后，开始进入无功补偿程序；E、无功补偿程序开启其步骤是a、切换开关控制单元5发出控制信号使补偿开关Kb闭合；b、电流、电压检测由采样单元2. 3对电网系统母线下的PT、CT的信号进行采集；C、无功功率计算由主控系统计算出电网系统所需的补偿无功功率；d、MCR励磁单元接收触发角光信号由主控系统光电接口 2. 5实时向MCR励磁单元6发出所需的无功功率可控硅触发角光信号；F、MCR工作，实现软启动程序下的电机的软启动和无功补偿程序下的电网系统母线下无功补偿调节，平衡系统无功；G、主控系统2接收到软启动指令时按步骤A、B、C、D、E、F执行。在软启动程序下主控系统2向MCR励磁单元6发出可控硅触发角使MCR电抗值从大到小即电机主回路的启动电流从小到大达到启动条件。本实用新型的权利要求保护范围不限于上述实施例。
权利要求1.一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，其特征在于，它包括监控系统 (1)，主控系统(2)，供电单元(3)，软启动操作面板(4)，切换开关控制单元(5)，MCR励磁单元(6)及测控保护单元(7);所述监控系统(1)包括工控机、显示单元；所述主控系统(2)包括通信单元(2. 1)、CPU控制单元(2. 2)、采样单元(2. 3)、输入输出单元(2. 4)、主控系统的光电接口(2. 5)；所述MCR励磁单元(6)包括MCR励磁单元的光电接口、脉冲触发电路、驱动放大电路和可控硅；所述通信单元(2. 1)与监控系统(1)、切换开关控制单元(5)、测控保护单元(7)连接；所述供电单元(3)连接各组成部件，为各工作单元提供工作电源；所述软启动操作面板(4)连接输入输出单元(2. 4);所述主控系统的光电接口(2. 5)连接MCR励磁单元的光电接口 ；所述采样单元(2. 3)连接电网系统母线下的PT和CT ；所述测控保护单元 (7)还与开关柜和MCR支路以及FC支路的PT和CT连接；MCR为磁阀式饱和电抗器。
2.根据权利要求1所述基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，其特征在于，MCR 励磁单元(6 )的可控硅与MCR的控制绕组连接，用于实现当MCR励磁单元的光电接口电路接收到主控系统(2)的光信号后，经过光电转换、触发脉冲电路、信号整形放大形成MCR励磁单元(6)的可控硅导通角的触发脉冲，对可控硅的导通状态进行移相控制，动态调节MCR 的电流，实现电机M的软启动和电网系统母线下的感性无功调节进行无功补偿。
3.根据权利要求1所述基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，其特征在于，切换开关控制单元(5)连接软启动组合开关K2和运行组合开关K3以及补偿开关Kb。
专利摘要本实用新型涉及一种基于MCR动态无功补偿兼软启动的控制系统，适用于高压电机软启动和电网无功补偿。包括监控系统，主控系统，供电单元，软启动操作面板，切换开关控制单元，MCR励磁单元及测控保护单元；监控系统包括工控机、显示单元；主控系统包括通信单元、CPU控制单元；MCR励磁单元包括MCR励磁单元的光电接口、驱动放大电路和可控硅；通信单元与监控系统、切换开关控制单元连接；主控系统的光电接口连接MCR励磁单元的光电接口；采样单元连接电网系统母线下的PT和CT。本实用新型优点在于，高压电机的软启动同时对电网无功动态调节，实现多功能的同时减少设备的投入成本，结构简单，制作和运行成本低，操作维护简便，性能好，且稳定可靠。
文档编号H02P1/28GK202260474SQ201120392008
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月16日 优先权日2011年10月16日
发明者林永, 魏帅 申请人:国船电气(武汉)有限公司