一种改进的svg无功补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种改进的SVG无功补偿装置，该SVG无功补偿装置通过变流器与10kV电网相连，SVG无功补偿装置包括内设有散热装置的控制箱体，安装在控制箱体内的SVG控制器、IGBT功率补偿模块、电抗器组和真空断路器，以及设于控制箱体外的数据采集装置和变流器；数据采集装置的输入端与10kV电网相连，其输出端与SVG控制器的输入端相连，SVG控制器的输出端与IGBT功率补偿模块的输入端相连；IGBT功率补偿模块的输出端依次串接电抗器组和真空断路器后与变流器的一次侧输入端相连，变流器的二次侧输出端与10kV电网相连。本实用新型提供的装置结构简单，体积小，检修方便，散热性能好，可实现IGBT功率补偿模块控制过程的高速度、高精度要求，同时还具备较强的抗干扰能力。
【专利说明】
一种改进的SVG无功补偿装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种无功补偿装置，具体讲涉及一种1kV的SVG无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]无功功率补偿，在电力供电系统中起到提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，改善供电环境，因此无功功率补偿装置是电力系统中不可缺少的重要装置，合理地选择无功补偿装置，可以最大限度的减少电网的损耗提高电网质量。
[0003]SVG是目前应用较普遍的无功补偿装置，其显著特点是能快速、平滑调节容性或感性无功功率，实现动态补偿，广泛应用于输电系统、工业网系统，取得了较好的技术经济效益，因而在国内外得到了较快的发展和实际应用。
[0004]现有SVG无功补偿装置主要是由数字信号处理器件DSP和IGBT大功率半导体器件驱动电路及其它辅助保护电路组成的。由于传统数字信号处理器DSP自身的PffM脉冲宽度调制信号输出引脚数量限制，如果要对数量较多的IGBT器件进行PWM信号控制往往会力不从心，如果采用专业PWM信号生成元件往往在控制灵活性和扩展性方面差强人意，并且控制成本也往往较大。
[0005]另一方面，SVG无功补偿装置大都体积庞大，结构复杂，抗干扰能力差，不利于检修和维护，在使用过程中由于散热不良而容易发生故障，进而影响到整个SVG无功补偿装置的正常运行。
【实用新型内容】
[0006]为了解决现有技术中所存在的上述不足，本实用新型提供一种新的SVG无功补偿
目.ο
[0007]本实用新型提供的技术方案是:一种改进的SVG无功补偿装置，所述SVG无功补偿装置通过变流器与1kV电网相连，其改进之处在于:所述SVG无功补偿装置包括内设有散热装置的控制箱体，安装在所述控制箱体内的SVG控制器、IGBT功率补偿模块、电抗器组和真空断路器，以及设于所述控制箱体外的数据采集装置和变流器;所述数据采集装置的输入端与所述1kV电网相连，其输出端与所述SVG控制器的输入端相连，所述SVG控制器的输出端与所述IGBT功率补偿模块的输入端相连;所述IGBT功率补偿模块的输出端依次串接电抗器组和真空断路器后与所述变流器的一次侧输入端相连，所述变流器的二次侧输出端与I OkV电网相连。
[0008]优选的，所述数据采集装置包括A相电流传感器CTl、A相电压互感器PTl、B相电流传感器CT2、B相电压互感器PT2、C相电流传感器CT3和C相电压互感器PT3;所述A相电流传感器CTl和所述A相电压互感器PTl均分别与所述1kV电网的A相电缆和所述SVG控制器相连;所述B相电流传感器CT2和所述B相电压互感器PT2均分别与所述1kV电网的B相电缆和所述SVG控制器相连;所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3均分别与所述1kV电网的C相电缆和所述SVG控制器相连。
[0009]进一步，所述SVG控制器包括依次连接的信号调理电路、数字信号处理器DSPJIg可编程逻辑门阵列FPGA和CPLD接口处理单元;所述信号调理电路包括分别与所述A相电流传感器CTl、所述A相电压互感器PTl、所述B相电流传感器CT2、所述B相电压互感器PT2、所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3相连的信号调理电路;所述CPLD接口处理单元与IGBT功率补偿模块的输入端相连。
[0010]进一步，所述IGBT功率补偿模块包括第一IGBT功率补偿模块和第二 IGBT功率补偿模块;所述第一 IGBT功率补偿模块和所述第二 IGBT功率补偿模块均包括六个反并联有二极管的绝缘栅双极型晶体管IGBT;每两个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成一个单相桥臂；每个单相桥臂的两端分别与另外两个单相桥臂的两端相连后并联电容器组;每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极均与所述CPLD接口处理单元的PWM信号输出接口相连;每个单相桥臂中两个绝缘栅双极型晶体管的中间连接端与电抗器组相连。
[0011]优选的，所述电抗器组与所述真空断路器之间还并接有避雷器。
[0012]进一步，所述数字信号处理器DSP通过RS485线缆与控制箱体外的触摸屏相连。
[0013]进一步，所述数字信号处理器DSP还连接有远程控制装置，所述远程控制装置包括设于控制箱体内的信号发射装置和设于箱体外的信号接收装置;所述信号发射装置与所述数字信号处理器DSP通过通信线相连，并与所述信号接收装置无线连接。
[0014]优选的，所述散热装置包括主控制器、温度传感器、散热风机和散热器;所述IGBT功率补偿模块安装在所述散热器上，所述主控制器分别连接所述温度传感器和所述散热风机;所述散热风机口对准所述散热器。
[0015]优选的，所述控制箱体包括长方形的箱体和安装在所述箱体上的箱门，所述箱门与所述箱体通过合页转动连接，所述箱体一侧设有散热口和出线母排，其顶板上设有照明灯;所述散热口为百叶式散热口。
[0016]进一步，所述箱体内侧顶部设有照明灯。
[0017]与最接近的技术方案相比，本实用新型具有如下显著进步:
[0018]I)本实用新型提供的SVG无功补偿装置电路结构简单、成本低，采用SVG空黄梓琪可同时对谐波和无功功率进行补偿，实时性强，相应时间快，采用避雷器对电路进行控制隔离，可有效保障电网系统的正常运行。
[0019]2)SVG控制器采用数字信号处理器DSP、现场可编程逻辑门阵列FPGA与光耦隔离驱动元件CPLD接口处理单元一起构成产生PWM驱动信号的硬件平台，可实现IGBT功率补偿模块控制过程的高速度、高精度要求，同时还具备较强的抗干扰能力。
[0020]3)SVG控制器、IGBT功率补偿模块、电抗器组和真空断路器合理布置在设有散热装置的控制箱体内，减小了 SVG无功补偿装置的体积，提高了 SVG无功补偿装置的抗干扰能力和散热能力。
[0021]4)控制箱体侧部设有百叶式散热窗，进一步加强了 SVG无功补偿装置的散热性能，另外，散热装置由主控制器、温度传感器、散热风机和散热器共同组成，可根据控制箱体内部的温度控制散热风机的输出功率，可更好地管理控制箱体内部的温度。
[0022]5)控制箱体内设有照明灯，便于在黑暗环境中对控制箱体进行检修。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型提供的SVG无功补偿装置的整体结构示意图；
[0024]图2为数据采集装置与SVG控制器的连接示意图；
[0025]图3为SVG控制器与IGBT功率补偿模块的连接示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0027]为了彻底了解本实用新型实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
[0028]本实用新型提供的SVG无功补偿装置的整体结构示意图如图1所示。所述SVG无功补偿装置通过变流器与1kV电网相连，所述SVG无功补偿装置包括内设有散热装置的控制箱体，安装在所述控制箱体内的SVG控制器、IGBT功率补偿模块、电抗器组和真空断路器，以及设于所述控制箱体外的数据采集装置和变流器;所述数据采集装置的输入端与所述1kV电网相连，其输出端与所述SVG控制器的输入端相连，所述SVG控制器的输出端与所述IGBT功率补偿模块的输入端相连;所述IGBT功率补偿模块的输出端依次串接电抗器组和真空断路器后与所述变流器的一次侧输入端相连，所述变流器的二次侧输出端与1kV电网相连。
[0029]所述数据采集装置的结构如图2所示:包括A相电流传感器CTUA相电压互感器?!1、8相电流传感器(^2、8相电压互感器?了2、(:相电流传感器(^3和(:相电压互感器?了3;所述A相电流传感器CTl和所述A相电压互感器PTl均分别与所述1kV电网的A相电缆和所述SVG控制器相连;所述B相电流传感器CT2和所述B相电压互感器PT2均分别与所述1kV电网的B相电缆和所述SVG控制器相连;所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3均分别与所述1kV电网的C相电缆和所述SVG控制器相连。
[0030]所述SVG控制器的结构如图2和图3所示:包括依次连接的信号调理电路、数字信号处理器DSP、现场可编程逻辑门阵列FPGA和CPLD接口处理单元;所述信号调理电路包括分别与所述A相电流传感器CTl、所述A相电压互感器PT1、所述B相电流传感器CT2、所述B相电压互感器PT2、所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3相连的六个信号调理电路;所述CPLD接口处理单元与IGBT功率补偿模块的输入端相连。
[0031]所述IGBT功率补偿模块的结构如图1所示:包括第一IGBT功率补偿模块和第二IGBT功率补偿模块;所述第一 IGBT功率补偿模块和所述第二 IGBT功率补偿模块均包括六个反并联有二极管的绝缘栅双极型晶体管IGBT;每两个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成一个单相桥臂;每个单相桥臂的两端分别与另外两个单相桥臂的两端相连后并联电容器组;每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极均与所述CPLD接口处理单元的HVM信号输出接口相连;每个单相桥臂中两个绝缘栅双极型晶体管的中间连接端与电抗器组相连。
[0032]所述电抗器组与所述真空断路器之间还并接有避雷器。
[0033]所述数字信号处理器DSP通过RS485线缆与控制箱体外的触摸屏相连;触摸屏12作为整个补偿系统的人机界面，能实时显示SVG控制器通过互感器采样获得的参数和补偿系统的整体控制状况。
[0034]所述数字信号处理器DSP还连接有远程控制装置，所述远程控制装置包括设于控制箱体内的信号发射装置和设于箱体外的信号接收装置;所述信号发射装置与所述数字信号处理器DSP通过通信线相连，并与所述信号接收装置无线连接。通过远程控制装置可对SVG无功补偿装置进行远程管理，同时还能对电网中的电流电压等信息进行远程监控，出现故障时，进行远程报警;使系统更加安全可靠。
[0035]所述散热装置包括主控制器、温度传感器、散热风机和散热器;所述IGBT功率补偿模块安装在所述散热器上，所述主控制器分别连接所述温度传感器和所述散热风机;所述散热风机口对准所述散热器;采用吸风散热方式，IGBT功率补偿模块安装在散热器进风口处50mm的地方，散热效果好，风机安装维修方便。
[0036]散热装置可通过温度传感器对箱体内部温度进行监测，并根据箱体内部温度控制散热风机的功率，从而使箱体温度维持在最佳温度下。
[0037]所述控制箱体包括长方形的箱体和安装在所述箱体上的箱门，所述箱门与所述箱体通过合页转动连接，方便打开或关闭箱体;所述箱体一侧设有散热口和出线母排，所述散热口为百叶式散热口，可加强箱体内的散热速度;所述出线母排用于控制箱体内部器件与外部器件之间的连接;其顶板上设有照明灯，方便在黑暗环境中对设备进行检修。
[0038]所述箱体内侧底板上安装散热器，两侧板上分别安装电容器组;散热器上的IGBT功率补偿模块与电容器组之间通过层叠母排相连;SVG控制器、电抗器组和真空断路器分别设置在所述IGBT功率补偿模块的上方;布置合理美观，体积小。
[0039]本实用新型提供的SVG无功补偿装置的工作原理为:
[0040]电压互感器PTl、PT2、PT3用于采集1kV电网系统中的各相电压信号，并将采集到的相电压传输给电压信号调理电路；电流传感器CT1、CT2、CT3用于采集1kV电网系统中的各相电流信号，并将采集到的电流信号传输给电流信号调理电路；
[0041]通过对应的信号调理电路将电压互感器和电流传感器采集到的电压信号转换为数字信号处理器DSP可接受的O?3V电压信号后，输出给数字信号处理器DSP;
[0042]DSP数字信号处理器将1kV电网系统中的电压电流等模拟数据采集处理后进行SVG无功补偿算法的运算处理生成三相正弦基波，数据通过并行总线传输给FPGA现场可编程逻辑门阵列，并置低一根1口线通知FPGA现场可编程逻辑门阵列取数据，FPGA现场可编程逻辑门阵列内部采用了双口RAM数据缓冲机制，当FPGA控制单元收到DSP的置低状态信号后就去数据缓冲区读取数据，将数据进行误码检测处理后得到的三相基波数据与内部的三角波进行比较生成多路PWM波信号，生成的PWM波信号通过数据扁平电缆传输给CPLD接口处理单元;CPLD接口处理单元内部集成有光耦隔离驱动元件;CPLD接口处理单元对PffM波信号进行防直通处理并加入死区处理然后输出给其内部的光耦隔离驱动元件，光耦隔离驱动元件对IGBT功率补偿模块进行驱动;使IGBT功率补偿模块输出相应的补偿量；
[0043]IGBT功率补偿模块输出的补偿量经过电抗器组滤除其中的谐波成分后，通过变流器进行耦合，由变流器输出无功补偿量直接作用于1kV电网系统进行无功补偿，提高电网质量。
[0044]电抗器组与变流器之间的真空断路器起到保护和控制补偿主线路的作用。电抗器组与真空断路器之间并接的避雷器起到释放雷电和释放电力系统操作过电压能量的作用。电容器组由直流电容器组成，构成SVG无功补偿装置的重要组成部分。
[0045]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种改进的SVG无功补偿装置，所述SVG无功补偿装置通过变流器与1kV电网相连，其特征在于:所述SVG无功补偿装置包括内设有散热装置的控制箱体，安装在所述控制箱体内的SVG控制器、IGBT功率补偿模块、电抗器组和真空断路器，以及设于所述控制箱体外的数据采集装置和变流器;所述数据采集装置的输入端与所述1kV电网相连，其输出端与所述SVG控制器的输入端相连，所述SVG控制器的输出端与所述IGBT功率补偿模块的输入端相连;所述IGBT功率补偿模块的输出端依次串接电抗器组和真空断路器后与所述变流器的一次侧输入端相连，所述变流器的二次侧输出端与1kV电网相连。2.根据权利要求1所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述数据采集装置包括A相电流传感器CTl、A相电压互感器PTl、B相电流传感器CT2、B相电压互感器PT2、C相电流传感器CT3和C相电压互感器PT3;所述A相电流传感器CTl和所述A相电压互感器PTl均分别与所述1kV电网的A相电缆和所述SVG控制器相连;所述B相电流传感器CT2和所述B相电压互感器PT2均分别与所述1kV电网的B相电缆和所述SVG控制器相连;所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3均分别与所述1kV电网的C相电缆和所述SVG控制器相连。3.根据权利要求2所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述SVG控制器包括依次连接的信号调理电路、数字信号处理器DSP、现场可编程逻辑门阵列FPGA和CPLD接口处理单元;所述信号调理电路包括分别与所述A相电流传感器CT1、所述A相电压互感器PTl、所述B相电流传感器CT2、所述B相电压互感器PT2、所述C相电流传感器CT3和所述C相电压互感器PT3相连的信号调理电路;所述CPLD接口处理单元与IGBT功率补偿模块的输入端相连。4.根据权利要求3所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述IGBT功率补偿模块包括第一 IGBT功率补偿模块和第二 IGBT功率补偿模块;所述第一 IGBT功率补偿模块和所述第二 IGBT功率补偿模块均包括六个反并联有二极管的绝缘栅双极型晶体管IGBT;每两个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成一个单相桥臂;每个单相桥臂的两端分别与另外两个单相桥臂的两端相连后并联电容器组;每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极均与所述CPLD接口处理单元的P丽信号输出接口相连;每个单相桥臂中两个绝缘栅双极型晶体管的中间连接端与电抗器组相连。5.根据权利要求1所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述电抗器组与所述真空断路器之间还并接有避雷器。6.根据权利要求3所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述数字信号处理器DSP通过RS485线缆与控制箱体外的触摸屏相连。7.根据权利要求3所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述数字信号处理器DSP还连接有远程控制装置，所述远程控制装置包括设于控制箱体内的信号发射装置和设于箱体外的信号接收装置;所述信号发射装置与所述数字信号处理器DSP通过通信线相连，并与所述信号接收装置无线连接。8.根据权利要求1所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述散热装置包括主控制器、温度传感器、散热风机和散热器;所述IGBT功率补偿模块安装在所述散热器上，所述主控制器分别连接所述温度传感器和所述散热风机;所述散热风机口对准所述散热器。9.根据权利要求1所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述控制箱体包括长方形的箱体和安装在所述箱体上的箱门，所述箱门与所述箱体通过合页转动连接，所述箱体一侧设有散热口和出线母排，其顶板上设有照明灯;所述散热口为百叶式散热口。10.根据权利要求9所述的一种改进的SVG无功补偿装置，其特征在于: 所述箱体内侧底板上安装散热器，两侧板上分别安装电容器组;散热器上的IGBT功率补偿模块与电容器组之间通过层叠母排相连;SVG控制器、电抗器组和真空断路器分别设置在所述IGBT功率补偿模块的上方。
【文档编号】H05K7/20GK205453135SQ201521065685
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】李永东, 孙伟, 周喜宾, 刘新宇, 艾比布勒·塞塔尔, 宋占党, 顾军, 原春亮, 黄擎, 陈兴, 王志远, 陈臻, 刘彪, 刘岩, 陈疆, 吴玉兰, 李欣宇, 张艳辉, 余英, 李武峰, 邓泽官, 王献丽, 鞠登峰, 张群, 狄谦, 薛利, 吴尚洁, 张冰婧, 陆东杰, 黄孟欣
【申请人】国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司, 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司