一种动态电压无功补偿装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了电网领域的一种动态电压无功补偿装置，包括电压采样电路、电流采样电路、信号调理电路、DSP芯片、缓冲驱动电路和IGBT模块，所述IGBT模块的输出端通过三相电抗器连接负载；所述电流采样电路的输入端连接三相电源线上的三相电感器的输入端和所述三相电抗器的输入端，所述电压采样电路的输入端连接所述三相电感器的输入端，所述电流采样电路的输出端和所述电压采样电路的输出端连接所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路的输出端连接所述DSP芯片的输入端，所述DSP芯片的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路的输入端,所述缓冲驱动电路的输出端连接所述IGBT模块的输入端，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚。
【专利说明】一种动态电压无功补偿装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电网领域的一种动态电压无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]无功平衡对提高电网的经济效益和改善供电质量至关重要，特别是对于低压配电系统中，以非线性整流负载及大量的感性负载为主，日负荷变化频繁，要求大量快速响应的可调无功功率来补偿负荷需要，维持系统无功平衡，保证系统运行在高功率因数状态下，减少损耗，提闻系统的运行效率和安全性。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种动态电压无功补偿装置，其能够对负载的无功功率连续可调，并能在去除继电保护电路的情况下，保证整个动态电压无功补偿装置的安全运行。
[0004]实现上述目的的一种技术方案是:一种动态电压无功补偿装置，与三相电源线上的三相电感器并联，包括电压采样电路、电流采样电路、信号调理电路、DSP芯片、缓冲驱动电路和IGBT模块；
[0005]所述IGBT模块的输出端通过三相电抗器连接负载；
[0006]所述电流采样电路的输入端连接三相电源线上的三相电感器的输入端和所述三相电抗器的输入端，所述电压采样电路的输入端连接所述三相电感器的输入端，所述电流采样电路的输出端和所述电压采样电路的输出端连接所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路的输出端连接所述DSP芯片的输入端，所述DSP芯片的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路的输入端，所述缓冲驱动电路的输出端连接所述IGBT模块的输入端，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚。
[0007]进一步的，所述IGBT模块为一个三相桥式变流器，所述三相桥式变流器由三相桥臂和一个直流电容并联而成；所述三相桥臂中的每相桥臂由两个IGBT开关同向串联而成，并在两个所述IGBT开关的连接处形成连接点。
[0008]再进一步的，所述三相式变流器上的三个连接点构成所述三相桥式变流器的输出端，所述三相桥式变流器上的六个IGBT开关的栅极构成所述三相桥式变流器的输入端。
[0009]进一步的，所述动态电压无功补偿装置还包括锁相环电路，所述锁相环电路的输入端连接所述电压采样电路，所述锁相环电路的输出端连接所述DSP芯片。
[0010]再进一步的，所述动态电压无功补偿装置还包括整形电路，所述整形电路的输入端连接所述电压采样电路，所述整形电路的输出端连接所述锁相环电路的输入端。
[0011]进一步的，所述DSP芯片还连接人机交互模块。
[0012]进一步的，所述DSP芯片上设有若干通信接口。
[0013]再进一步的，所述的通信接口为RS232接口或者CAN通信接口。
[0014]进一步的，所述DSP芯片为32位浮点DSP芯片。[0015]进一步的，所述DSP芯片上的PWM输出端为HRPWM输出端。
[0016]采用了本实用新型的一种动态电压无功补偿装置的技术方案，即IGBT模块通过的输出端通过三相电抗器连接负载，电流采样电路的输入端连接三相电感器的输入端和三相电抗器的输入端，电压米样电路的输入端连接三相电感器的输入端，电流米样电路的输出端和电压采样电路的输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接DSP芯片的输入端，DSP芯片的PWM输出端连接缓冲驱动电路的输入端，缓冲驱动电路的输出端连接IGBT模块的输入端，缓冲驱动电路上设有故障引脚的动态电压无功补偿装置的技术方案。其技术效果是:能够对负载的无功功率连续可调，并能在去除继电保护电路的情况下，保证整个动态电压无功补偿装置以及整个电网的安全运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的一种动态电压无功补偿装置的结构示意图。
[0018]图2为本实用新型的一种动态电压无功补偿装置的具体实施例中IGBT模块6的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]请参阅图1和图2，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0020]本实施例中，仅以与三相电源线并联的IGBT模块6进行说明。本实用新型的一种动态电压无功补偿装置中的IGBT模块6与三相电源线上的三相电感器并联。即与A相电源线上的A相电感器CT1，B相电源线上的B相电感器CT2，C相电源线上的C相电感器CT3并联。
[0021]该动态电压无功补偿装置包括:DSP芯片1、电流采样电路2、电压采样电路3、信号调理电路4、缓冲驱动电路5和IGBT模块6，以及锁相环电路7和整形电路8。
[0022]其中，IGBT模块6的输出端通过三相电抗器连接负载，即IGBT模块6的输出端通过A相电抗器L1、B相电抗器L2和C相电抗器L3,对应连接负载。
[0023]本实施例中，IGBT模块6为一个三相桥式变流器，三相桥式变流器上设有三相相互并联的桥臂，即A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，以及与三个所述桥臂并联的直流电容Cl。每个所述桥臂上都有两个同向串联的IGBT开关。即A相桥臂由IGBT开关Tl和IGBT开关T2同向串联而成，B相桥臂由IGBT开关T3和IGBT开关T4同向串联而成，C相桥臂由IGBT开关T5和IGBT开关T6同向串联而成。IGBT开关Tl和IGBT开关T2的连接点a、IGBT开关T3和IGBT开关T4的连接点b和IGBT开关T5和IGBT开关T6的连接点c构成IGBT模块6的输出端，对应通过A相电抗器L1、B相电抗器L2和C相电抗器L3连接负载。而IGBT开关Tl、IGBT开关T2、IGBT开关T3、IGBT开关T4、IGBT开关T5以及IGBT开关T6的栅极构成了 IGBT开关的输入端。
[0024]电流采样电路2的输入端连接所述三相电感器的输入端，通过所述三相电感器中的A相电感器CTl、B相电感器CT2和C相电感器CT3，对应采集三相电源线中A相电源线、B相电源线和C相电源线上的电流信号。电流采样电路2的输入端连接所述三相电抗器的输入端，并通过三相电抗器中的A相电抗器L1、B相电抗器L2和C相电抗器L3对应米集负载上的A相电流信号、B相电流信号和C相电流信号。
[0025]电压采样电路3的输入端连接三相电源线上三相电感器的输入端，通过三相电感器上的A相电感器CTl、B相电感器CT2和C相电感器CT3，对应采集A相电源线、B相电源线和C相电源线上的电压信号。
[0026]信号调理电路4的输入端连接电流采样电路2的输出端和电压采样电路3的输出端，信号调理电路4的输出端连接DSP芯片I的输入端，信号调理电路4的作用在于:对电流采样电路2采集的三相电流信号和电压采样电路3采集的三相电压信号由模拟信号转变成为数字信号后将其送入DSP芯片I的输入端。
[0027]本实施例中，DSP芯片I采用TI公司推出的TMS320F28335型数字信号芯片，其是一款TMS320C28X系列浮点DSP芯片。与以往的定点DSP芯片相比，其精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，存储量大，A/D转换更精确快速。
[0028]该DSP芯片I具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点运算器和六个DMA通道，六个DMA通道(Direct Memory Access,直接内存存取通道)支持ADC(Analog-to-Digital Converter,模数变换器)、McBSP (Multichannel Buffered SerialPort,多通道缓冲串行口)和EMIF (External Memory Interface,外部存储器接口)，有多达十八路的PWM输出端，其中有六路为TI特有的更高精度的PWM输出端，即HRPWM输出端，具有12位16通道ADC。
[0029]该六路HRPWM输出端各自通过一路总线连接缓冲驱动电路5的输入端，向缓冲驱动电路5输出驱动脉冲信号，缓冲驱动电路5将DSP芯片I输出的驱动脉冲信号进行放大后，对应驱动IGBT模块6上的六个IGBT开关的开启和关断，实现对负载的谐波治理和动态无功功率补偿。
[0030]同时缓冲驱动电路5上设有故障引脚，当所述故障引脚探测到动态电压无功补偿装置存在过流、过载或短路时，向DSP芯片I发出一个低电平的保护信号，则DSP芯片I则在接收了保护信号后，向缓冲驱动电路5发出封锁信号，缓冲驱动电路5停止工作。因此，缓冲驱动电路5同时也起到了继电保护的作用。因此，本实用新型的一种动态无功补偿控制器不再需要继电保护电路。
[0031]整形电路8的输入端连接电压采样电路3，锁相环电路7的输入端连接整形电路8的输出端，输出端连接DSP芯片I上的时钟。整形电路8接收电压采样电路3采集的三相电压信号，并滤去电压信号中的零序分量和负序分量，然后传送给锁相环电路7，并由锁相环电路7将所述电压信号转换成为过零信号和倍频信号，传递给DSP芯片I的时钟。DSP芯片I根据过零信号和倍频信号，从信号调理电路4上获取三相电源线上的三相电流信号和三相电压信号，以及负载上的三相电流信号，这样DSP芯片I能够获取准确且稳定地，并与电网同步的三相电压信号。DSP芯片I从三相电源线上获取的三相电压信号都是与电网电压同步的脉冲信号，使DSP芯片I能够获得准确的O角度位置。当然单独设置锁相环电路7也是可以的。
[0032]同时，DSP芯片I上还设有人机交互模块9，比如一个操作面板，通过人机交互模块9,DSP芯片I能够接收电流及无功的给定，并产生出给定的电流及无功功率，并传输工作状态，工作状态包括电流跟踪提供规定的超前或滞后无功电流、控制直流侧电容电压稳定在额定电压值等。[0033]此外，DSP芯片I上还设有通信接口，如CAN通信接口 11、RS232通信接口 12等，以实现各个动态电压无功补偿装置的DSP芯片I之间的通信。
[0034]IGBT模块6输出的无功功率，经过三相电抗器的滤波后，传递给负载。
【权利要求】
1.一种动态电压无功补偿装置，包括电压采样电路(3)、电流采样电路(2)、信号调理电路(4 )、DSP芯片(I)、缓冲驱动电路(5 )和IGBT模块(6 )，其特征在于: 所述IGBT模块(6)的输出端通过三相电抗器连接负载； 所述电流采样电路(2 )的输入端连接三相电源线上的三相电感器的输入端和所述三相电抗器的输入端，所述电压采样电路(3 )的输入端连接所述三相电感器的输入端，所述电流采样电路(2)的输出端和所述电压采样电路(3)的输出端连接所述信号调理电路(4)的输入端，所述信号调理电路(4)的输出端连接所述DSP芯片(I)的输入端，所述DSP芯片(I)的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路(5)的输入端，所述缓冲驱动电路(5)的输出端连接所述IGBT模块(6)输入端，所述缓冲驱动电路(5)上设有故障引脚。
2.根据权利要求1所述一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述IGBT模块(6)为一个三相桥式变流器，所述三相桥式变流器由三相桥臂和一个直流电容并联而成；所述三相桥臂中的每相桥臂由两个IGBT开关同向串联而成，并在两个所述IGBT开关的连接处形成连接点。
3.根据权利要求2所述一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述三相式变流器上的三个连接点构成所述三相桥式变流器的输出端，所述三相桥式变流器上的六个IGBT开关的栅极构成所述三相桥式变流器的输入端。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:其还包括锁相环电路(7)，所述锁相环电路(7)的输入端连接所述电压采样电路(3)，所述锁相环电路(7)的输出端连接所述DSP芯片(I)。
5.根据利要求4所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:其还包括整形电路(8)，所述整形电路(8)的输入端连接所述电压采样电路(3)，所述整形电路(8)的输出端连接所述锁相环电路(7)的输入端。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述DSP芯片(I)还连接人机交互模块(9)。
7.根据权利要求1或2所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述DSP芯片(I)上设有若干通信接口。
8.根据权利要求7所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述的通信接口为RS232接口(12)或者CAN通信接口(11)。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述DSP芯片(I)为32位浮点DSP芯片。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种动态电压无功补偿装置，其特征在于:所述DSP芯片(I)上的PWM输出端为HRPWM输出端。
【文档编号】H02J3/16GK203632249SQ201320718391
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】钱军, 严震平, 顾皓亮, 刘潇洋, 朱莹, 张俊超 申请人:国网上海市电力公司, 上海聚动交能电气电子有限公司