专利名称：一种电能品质优化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电能领域，具体属于一种电能品质优化装置。
背景技术：
近年来，由于干扰性负载的容量不断上升，数量不断增加，特别是电力电子器件的广泛应用，对于舰船电网这种具有特殊性质的独立小容量电网而言，电能质量问题被赋予了新的含义。谐波危害问题和低功率因数问题一直是被关注的热点。舰船电网与陆上电网相比是个独立的小容量电网，其可靠性对舰船的安全航行至关重要，故以往在舰船电网的设计中对安全保护做得很到位，舰船检验规范中也有明确规定。因此舰船设备的容量选择通常较保守，正常运行时功率因数较低，因而增大了电力系统线损。事实上我国输配电系统本身耗电过大，大约占总发电量的10%，特别是电力系统的线损，全国平均达8.3%，而对 于舰船电网而言，所占比例则更大。舰船电力系统参数的测量和电能质量的改善已成为舰船制造领域中很紧迫的任务。因为舰船上一些给大负载供电的变换器的功率占电网容量的百分比较高，提高网侧功率因数可避免在大负载启动时引起电网崩溃的危险。而有效地减少谐波污染并提高舰船电网的功率因数将产生可观的节能效益又避免电网崩溃的危险，另外，消除高次谐波可减少对通讯、导航系统、武备系统等的干扰以及提高舰船的安全性，并可降低环境噪声，这对潜艇意义重大。也就是说，设法减少无功功率和谐波损耗是一项加强航行安全性方面的有效措施，并且可以提高能源的利用率，有较大的节电潜力。因此，对于舰船电网进行电能质量改善的研究对促进我国在舰船电能利用率和提高现代化大容量舰船的安全运行方面的工作具有正面意义。
发明内容本实用新型为了解决背景技术中所提到的技术问题，提供一种结构简单、能够进行谐波治理和无功补偿的电能品质优化装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案一种电能品质优化装置，其特征在于本装置包括接在系统母线上的TSC无功补偿电容器组、LC滤波器组以及控制器，控制器检测系统母线的电压电流信号，控制器与TSC无功补偿电容器组控制检测连接，控制器和LC滤波器组检测连接，所述TSC无功补偿电容器组包括四条母线的火线上接出的无功补偿支路，所述每条无功补偿支路都是分别依次由空气开关、熔断器、复合开关、电容以及电感串联而成，所述每条无功补偿支路电感的输出端总的依次通过次熔断器和次空气开关接回零线，所述TSC无功补偿电容器组每条支路上的空气开关与熔断器之间都分别并联接出避雷器，所述LC滤波器组包括3次滤波支路、5次滤波支路、7次滤波支路以及高通滤波支路。所述3次滤波支路、5次滤波支路、7次滤波支路以及高通滤波支路由系统母线火线接入，所述3次滤波支路、5次滤波支路、7次滤波支路和高通滤波支路都是分别依次由滤波空气开关、滤波熔断器、滤波接触器、滤波电容以及滤波电感组成，高通滤波支路的滤波电感两端并联一个电阻，所述3次滤波支路、5次滤波支路、7次滤波支路以及高通滤波支路的输出端依次通过次滤波接触器、次滤波熔断器以及次滤波复合开关接回零线，所述LC滤波器组每条支路上的空气开关与熔断器之间都分别并联接出滤波避雷器。所述复合开关是由晶闸管组两端并联投切开关而成的，所述晶闸管组是由两个晶闸管反并联而成的。所述控制器分别通过温度传感器对TSC无功补偿电容器组和LC滤波器组上的各个电容进行检测，控制器分别与TSC无功补偿电容器组的各个复合开关和LC滤波器组上的各个接触器控制连接。采用以上技术方案后本装置能够快速跟踪系统负荷无功变化，实时动态响应，将功率因数调整到最优状态，固定式谐波滤波器滤除特征高次谐波。
图I为本实用新型的电路原理示意图；图2为本实用新型的控制器的工作原理图。
具体实施方式
参见图1，一种电能品质优化装置，包括接在系统母线上的TSC无功补偿电容器组、LC滤波器组以及控制器，控制器检测系统母线的电压电流信号，控制器与TSC无功补偿电容器组控制检测连接，控制器和LC滤波器组检测连接，TSC无功补偿电容器组包括四条母线的火线上接出的无功补偿支路，每条无功补偿支路都是分别依次由空气开关I、熔断器
2、复合开关3、电容4以及电感5串联而成，每条无功补偿支路电感的输出端总的依次通过次熔断器6和次空气开关7接回零线，TSC无功补偿电容器组每条支路上的空气开关I与熔断器2之间都分别并联接出避雷器8，LC滤波器组包括3次滤波支路9、5次滤波支路10、7次滤波支路11以及高通滤波支路12。对于本实用新型的LC滤波器组进一步的解释3次滤波支路9、5次滤波支路10、7次滤波支路11以及高通滤波支路12由系统母线火线接入，3次滤波支路9、5次滤波支路10、7次滤波支路11和高通滤波支路12都是分别依次由滤波空气开关13、滤波熔断器14、滤波接触器15、滤波电容16以及滤波电感17组成，高通滤波支路12的滤波电感17两端并联一个电阻18，3次滤波支路9、5次滤波支路10,7次滤波支路11以及高通滤波支路12的输出端依次通过次滤波接触器19、次滤波熔断器20以及次滤波复合开关21接回零线，LC滤波器组每条支路上的空气开关与熔断器之间都分别并联接出滤波避雷器22。对于本实用新型的复合开关和控制器的进一步解释复合开关3是由晶闸管组两端并联投切开关而成的，晶闸管组是由两个晶闸管反并联而成的；控制器分别通过温度传感器23对TSC无功补偿电容器组和LC滤波器组上的各个电容进行检测，控制器分别与TSC无功补偿电容器组的各个复合开关和LC滤波器组上的各个接触器控制连接。本实用新型电路部分的工作原理I) LC滤波器组分别设有3次、5次、7次，分别滤除各次高次谐波。同时增加一组高通滤波器以滤除7次以上高次谐波。LC滤波器组同时对系统进行部分无功补偿。LC滤波器加装接触器，除了可进行保护动作外，还可进行智能投切，根据当前的谐波状况合理投切，提高滤波效果以及降低损耗；2)晶闸管投切电容器组分为4组电容相同的电容器，由复合开关管完成投切操作，实现动态无功补偿。为限制电容器投入时的涌流，分别串联厄流线圈，复合开关负责晶闸管投切时机的判断以及接触器的开合控制，使电容器投切对系统的冲击最小，以及降低晶闸管功耗。复合开关的投切原则如下双向晶闸管在晶闸管两端电压过零时触发导通；电容器支路电流过零点时切除；接触器在晶闸管导通后Imin合上，降低接触器动作频率。接到切除命令时应立即断开接触器。对于控制器的结构如下I)参见图1，控制器分别通过温度传感器23对TSC无功补偿电容器组和LC滤波器组上的各个电容进行检测，控制器分别与TSC无功补偿电容器组的各个复合开关和LC滤 波器组上的各个接触器控制连接；2)参见图2，控制器采用双CPU结构，TMS320F2812主要负责电能质量参数计算，包括谐波分析、无功参数计算、一般电量参数计算等，同时还负责对复合开关和接触器进行投切控制；MCU选用普通8位单片机，主要负责人机接口、通信。母线电压电流信号通过母线的CT、PT经16bit AD转换器采样，再由DSP进行谐波分析以及其他参数计算。电容器支路温度传感器信号以及支路CT信号由TMS320F2812内部12bit AD转换器负责采样。信号调理模块负责对各路传感器模拟信号进行转换，使模拟信号达到ADC的输入要求。CPLD负责16bit AD转换器的时序控制。电源模块负责为控制器提供稳定的直流工作电压。拟采用就地对220V，400HZ进行降压整流的方式。对于LC滤波支路的具体设计如下实施例I谐波滤波器电容与电感的关系式如下
τ InwsL =-
mvsC滤波器在基频下的无功补偿量如下
U2 Ofs = ='VsCU2
X,由于采用的LC滤波器组，长时间投运，应尽量降低其基频无功补偿容量以降低损耗。取C为10uF。就本系统来说，滤波器补偿容量为 Qfs=400 X 2 π X 2002kC=l. 22 Xk (kva)k:滤波器个数C :单个滤波电容器容量，单位F各次谐波滤波器的电感值为
权利要求1.一种电能品质优化装置，其特征在于本装置包括接在系统母线上的TSC无功补偿电容器组、LC滤波器组以及控制器，控制器检测系统母线的电压电流信号，控制器与TSC无功补偿电容器组控制检测连接，控制器和LC滤波器组检测连接，所述TSC无功补偿电容器组包括四条母线的火线上接出的无功补偿支路，所述每条无功补偿支路都是分别依次由空气开关(I)、熔断器(2)、复合开关(3)、电容(4)以及电感(5)串联而成，所述每条无功补偿支路电感的输出端总的依次通过次熔断器(6)和次空气开关(7)接回零线，所述TSC无功补偿电容器组每条支路上的空气开关(I)与熔断器(2)之间都分别并联接出避雷器(8)，所述LC滤波器组包括3次滤波支路(9)、5次滤波支路(10)、7次滤波支路(11)以及高通滤波支路(12)。
2.根据权利要求I所述的一种电能品质优化装置，其特征在于所述3次滤波支路(9)、5次滤波支路(10)、7次滤波支路(11)以及高通滤波支路(12)由系统母线火线接入，所述3次滤波支路(9)、5次滤波支路(10)、7次滤波支路(11)和高通滤波支路(12)都是分别依次由滤波空气开关(13)、滤波熔断器(14)、滤波接触器(15)、滤波电容(16)以及滤波电感(17)组成，高通滤波支路(12)的滤波电感(17)两端并联一个电阻(18)，所述3次滤波支路(9)、5次滤波支路(10)、7次滤波支路(11)以及高通滤波支路(12)的输出端依次通过次滤波接触器(19)、次滤波熔断器(20)以及次滤波复合开关(21)接回零线，所述LC滤波器组每条支路上的空气开关与熔断器之间都分别并联接出滤波避雷器(22)。
3.根据权利要求I或2所述的一种电能品质优化装置，其特征在于所述复合开关(3)是由晶闸管组两端并联投切开关而成的，所述晶闸管组是由两个晶闸管反并联而成的。
4.根据权利要求2所述的一种电能品质优化装置，其特征在于所述控制器分别通过温度传感器(23)对TSC无功补偿电容器组和LC滤波器组上的各个电容进行检测，控制器分别与TSC无功补偿电容器组的各个复合开关和LC滤波器组上的各个接触器控制连接。
专利摘要本实用新型提供了一种电能品质优化装置，包括接在系统母线上的TSC无功补偿电容器组、LC滤波器组以及控制器，控制器检测系统母线的电压电流信号，控制器与TSC无功补偿电容器组控制检测连接，控制器和LC滤波器组检测连接，所述TSC无功补偿电容器组包括四条母线的火线上接出的无功补偿支路，每条无功补偿支路电感的输出端总的依次通过次熔断器和次空气开关接回零线,每条无功补偿支路都是分别依次由空气开关、熔断器、复合开关、电容以及电感串联而成，TSC无功补偿电容器组每条支路上的空气开关与熔断器之间都分别并联接出避雷器，LC滤波器组包括3次滤波支路、5次滤波支路、7次滤波支路以及高通滤波支路。
文档编号H02J3/01GK202651789SQ20122025270
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者洪玮, 张有兵 申请人:浙江永宏电器有限公司