专利名称：有源动态补偿消谐装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种补偿消谐装置。
技术背景冶炼电炉由于生产用料的复杂多变，炉体吨位庞大，冶炼电流非常大， 故在冶炼时产生的谐波电流、电压都非常大，变化也非常快，非常复杂，常 常需要采用有源补偿消谐技术以消除谐波的影响。目前的动态有源消谐装置采用单一逆变器所采集的信号通过CPU去控制功率补偿消谐单元来进行补 偿消谐。这样，需要使用大容量IGBT模块，由于受到IGBT模块容量的限制， 不能完全消除谐波的影响，影响电网的质量。同时，现有的消谐装置的补偿 消谐控制单元采用嵌入式的CPU进行控制，运算速度慢，对谐波的快速变化 和冲击不能即时反应，甚至产生谐波放大，影响设备的使用安全，容易损坏 设备。而且，控制单元与每一个功率单元之间采用普通的电线连接，不能有 效进行强弱电之间的隔离，容易产生干扰，影响设备运行的稳定性。 实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能有效消除谐 波的影响，稳定性好的有源动态补偿消谐装置。 本实用新型通过下述技术方案实现一种有源动态补偿消谐装置，在变压器二次側的低压短网上设置有电流 互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与采集器连接，所 述采集器与无功补偿消谐控制单元连接，所述无功补偿消谐控制单元与无功 补偿消谐电路连接，所述无功补偿消谐电路与变压器二次侧的低压短网连 接，其特征在于所述无功补偿消谐电路包括至少三组无功补偿消谐单元、总 限流电感和由电容器与电阻组成的过电压吸收电路，多组无功补偿消谐单元 分别通过接触器并联连接后与过电压吸收电路和总限流电感连接，所述总限流电感与变压器二次側的低压短网连接；所述无功补偿消谐单元与由电容器 和电阻组成的滤波器及低压整流单元连接。每组无功补偿消谐单元由六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回路中的逆变限流电感 组成；所述无功补偿消谐控制单元的输出端分别与每个IGBT模块的基极连 接。所述无功补偿消谐控制单元为双DSP控制单元。所述无功补偿消谐控制单元与采集器之间、无功补偿消谐控制单元与多 个IGBT模块之间、采集器与电流互感器和电压互感器的输出端之间分别通 过光纤连接。本实用新型具有下述技术效果1. 本实用新型的有源动态补偿消谐装置中具有多个逆变器，多个逆变 器输出的变化的电流跟踪同一个补偿指令信号，每个逆变器所采集的信号去 控制与它相对应的脉宽调制P麵驱动信号，这多个载波信号在相位上依据载 波信号的多少来变更相差的度数。这样一方面通过多个逆变器实现了整个滤 波器输出功率的提高，同时提高了系统等效开关频率，进而提高了滤波器补 偿效果。在同样补偿效果情况下，功率器件IGBT模块的容量选择可大为降 低，大功率IGBT可用多个小容量IGBT代替。因此，能够根据谐波的大小采 用多个小容量IGBT模块组成的消谐电路消除谐波的影响，使谐波达标，提 高电网的稳定性。2. 本实用新型的消谐装置采用双DSP的CPU控制单元，可以很快地根据 操作命令、给定信号及其它输入信号计算出控制信息及状态信息，使指令在纳秒级完成，快速完成对功率单元的监控，跟踪速度快，补偿消谐性能大大 提高，有效地保障设备的使用安全。3. 控制拒中的控制单元通过光纤实时对每一个功率单元进行整流逆变 的控制与检测，使装置更加稳定可靠，不会受外界电磁场的干扰和影响，非 常好的解决了强弱电之间的隔离，补偿消谐装置更加稳定可靠。
图l为有源动态补偿消谐装置电气原理图； 图2为有源动态补偿消谐装置中无功补偿消谐电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和以应用于冶炼电炉为实施例对本实用新型详细说明。 本实用新型的有源动态补偿消谐装置对现有的单 一逆变器的补偿消谐装置进行改进，采用多组逆变器组成补偿消谐电路，产生与电网中的谐波大小相当、方向相反的谐波，从而使电网的谐波达标。本实用新型的有源动态补偿消谐装置的电气原理图如图1所示，在冶炼变压器二次侧的低压短网上设置有电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与采集器连接，所述采集器与无功补偿消谐控制单元连 接，所述无功补偿消谐控制单元与无功补偿消谐电路连接，所述无功补偿消 谐电路与冶炼变压器二次侧的低压短网连接。本实用新型的无功补偿消谐电 路包括至少三组无功补偿消谐单元、总限流电感和由电容器与电阻组成的过 电压吸收电路，多组无功补偿消谐单元分别通过接触器并联连接后与过电压 吸收电路和总限流电感连接，所述总限流电感与冶炼变压器二次侧的低压短 网连接。所述无功补偿消谐单元与由电容器和电阻组成的滤波器及低压整流 单元连接。无功补偿消谐单元的数量根据谐波的大小确定。当采用三组无功 补偿消谐单元时，可以将三组无功补偿消谐单元与一組总限流电感和过电压 吸收电路连接，当采用四组无功补偿消谐单元时，可以将四组无功补偿消谐 单元分为两套，每套与一组总限流电感和过电压吸收电路连接。每组无功补 偿消谐单元是由六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回 路中的逆变限流电感组成。所述无功补偿消谐控制单元分别与每个IGBT模 块的基极连接。工作时，采集器通过低压电流互感器和电压互感器采集信号， 之后送到无功补偿消谐控制单元。低压电源通过低压整流单元把交流整成直 流后给无功补偿消谐单元供电，无功补偿消谐控制单元通过调整无功补偿消 谐电路产生与电网谐波大小相应、方向相反的谐波，使电网的谐波达标。
为了提高跟踪速度，无功补偿消谐控制单元为双DSP控制单元。 为了有效进行强弱电之间的隔离，减少干扰，提高设备运行的稳定性， 无功补偿消谐控制单元与采集器之间、无功补偿消谐控制单元与多个IGBT 模块之间、采集器与电流互感器和电压互感器的输出端之间分别通过光纤连 接。下面以由四组无功补偿消谐单元组成的无功补偿消谐电路为实施例进 行详细说明。图2为有源动态补偿消谐装置中无功补偿消谐电路原理图，由 IGBT-1至IGBT-6六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在 回路中的逆变限流电感L4、 L5、 U组成第一组无功补偿消谐单元，由IGBT-l， 至IGBT-6，六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回路中 的逆变限流电感感L4，、 L5，、 U，组成第二组无功补偿消谐单元，由IGBT1-1 至IGBT6-1六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回路中 的逆变限流电感Lw、 L5-,、 L6—j且成第三组无功补偿消谐单元，由IGBTl-l， 至IGBT6-1'六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回路中 的逆变限流电感感U,'、 Ui，、 UV组成第四组无功补偿消谐单元。由第一组 无功补偿消谐单元与接触器S2串联组成的电路与由第二组无功补偿消谐单 元与接触器S2，組成的电路并联后与由C2、 112组成的三相阻容吸收电路及总 限流电感L2、 L3连接，并通过开关KGi同冶炼变压器二次进行连接。第 一组和第二组无功补偿消谐单元与由电容器d、 C3、 R3组成的滤波器及整流 单元连接。由第三组无功补偿消谐单元与接触器Sw串联组成的电路与由第 四组无功补偿消谐单元与接触器Sw，组成的电路并联后与由Cw、 Rh組成的 三相阻容吸收电路及总限流电感Lh、 Lw、 Lw连接，并通过开关KG,同冶炼 变压器二次进行连接。第三组和第四组无功补偿消谐单元与由电容器Ch、 Cw、 Rw组成的滤波器及整流单元连接。由电容器d、 C3、 R3组成的滤波器和由电容器Cw、 Cw、 Rw组成的滤波 器用于对整流后的直流电进行滤波，提高输出电流的稳定性。C2、 R2和Cw、 Rw组成的两套三相阻容吸收电路，对冶炼变压器二次产生
的突变高压进行吸收。在冶炼过程中电炉所产生的无功和谐波可通过二次短网上的电流互感器和电压互感器采集到信号，此信号输入由双DSP组成的无功补偿消谐控制单元进行运算和分配并发出控制指令，通过光纤传导最终对 4组24支IGBT才莫块进4于调控，j吏这四组逆变.电流产生与所耳又^f氐压短网产生的无功及谐波波形相位相反，相互"fe消，从而达到无功补偿消谐的目的。 尽管参照实施例对所公开的涉及一种有源动态补偿消谐装置进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新 型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。
权利要求1、 一种有源动态补偿消谐装置，在变压器二次侧的低压短网上设置有 电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器分别与采集器连 接，所述采集器与无功补偿消谐控制单元连接，所述无功补偿消谐控制单元 与无功补偿消谐电路连接，所述无功补偿消谐电路与冶炼变压器二次侧的低 压短网连接，其特征在于所述无功补偿消谐电路包括至少三组无功补偿消谐 单元、总限流电感和由电容器与电阻组成的过电压吸收电路，多组无功补偿 消谐单元分别通过各自的接触器并联连接后与过电压吸收电路和总限流电感连接，所述总限流电感与变压器二次侧的低压短网连接；所述无功补偿消 谐单元与由电容器和电阻组成的滤波器及低压整流单元连接；每组无功补偿 消谐单元由六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与串联在回路中 的逆变限流电感组成；所述无功补偿消谐控制单元的输出端分别与每个IGBT 模块的基极连接。
2、 根据权利要求1所述的有源动态补偿消谐装置，其特征在于，所述 无功补偿消谐控制单元为双DSP控制单元。
3、 根据权利要求1或2所述的有源动态补偿消谐装置，其特征在于， 所述无功补偿消谐控制单元与采集器之间、无功补偿消谐控制单元与多个 IGBT模块之间、采集器与电流互感器和电压互感器的输出端之间分别通过 光纤连接。
专利摘要本实用新型公开了一种有源动态补偿消谐装置，旨在提供一种能有效消除谐波的影响，稳定性好的补偿消谐装置。该补偿消谐装置中的无功补偿消谐电路包括至少三组无功补偿消谐单元、总限流电感和过电压吸收电路，多组无功补偿消谐单元通过接触器并联连接后与过电压吸收电路和总限流电感连接；每组无功补偿消谐单元由六个IGBT模块连接而成的三相全波桥式逆变器与逆变限流电感组成；无功补偿消谐控制单元的输出端与每个IGBT模块的基极连接。由于多个逆变器输出的变化的电流跟踪同一个补偿指令信号，在同样补偿效果情况下，功率器件IGBT模块的容量选择可大为降低，能够采用多个小容量IGBT模块组成的消谐电路使谐波达标，提高电网的稳定性。
文档编号H02M1/12GK201038997SQ20072009599
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者张跃生 申请人:天津丹德科技发展有限公司