[发明专利]一种晶闸管循环投切电容器无功补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶闸管循环投切电容器无功补偿装置。

背景技术

大型电传动矿用挖掘机是大型矿山采矿场的核心采矿设备，其铲斗容积达十几到几十立方，动力来源为电力，通过铲上电气传动系统完成电铲的行走、提升、回转和推压作业，整个电铲供电容量达到几个兆伏安，单台传动系统最大直流工作电流达几千安，由于提升、推压等机构特殊的负载特性和传动系统采用晶闸管相控整流系统运行，功率因数经常处于0.4～0.7左右，低功率因数导致的设备容量增加、设备及线路损耗增加，线路压降增大，电压波动剧烈，电网供电质量下降等危害非常严重，系统需要无功功率补偿装置。由于挖掘机工作时，无功功率是变化的，因此必须采用分级补偿，考虑成本等因素，常采用晶闸管投切电容器(TSC)进行无功功率补偿。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的由于低功率因数导致的设备容量增加、设备及线路损耗增加，线路压降增大，电压波动剧烈，电网供电质量下降等的技术问题；提供了一种减小晶闸管整流装置或其他大型电机等负载所产生的无功冲击效果显著，提高了系统可靠性、降低了维护费用的一种晶闸管循环投切电容器(TSC)无功补偿装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种晶闸管循环投切电容器(TSC)无功补偿装置，其特征在于，基于DSP+CPLD的数字控制器实现循环投切电容器，通过电压传感器检测到的晶闸管正向阀压u_T来选取投切时刻，包括依次相连的无功补偿控制器以及与所述无功补偿控制器相连的电压电流传感器。

矿用挖掘机上有个无功补偿装置，叫做晶闸管投切电容器，英文简写为TSC，主电路如图2。使用时有多组，根据系统无功需要进行投切，需要少，则只投一两组，多则三四组，图1有四组。

以前投切时，都是从第一组开始：1，12，123，1234，即第一组使用率太高，第四组太低。因此我们进行了改造，称为循环投切，如12-234-4-41-123。这就是本发明创造性的改进，该点就是通过无功补偿控制器内程序来实现。

另一创造性的改进，即为投切时刻的选取。以前是通过同步装置来选取，我们是利用电压传感器检测到的晶闸管正向阀压u_T来判断电源电压的峰值时刻，在电源电压的峰值时刻投入电容器，并在切换点处引入一定的滞环非线性环节，避免切换点处电容器组频繁来回切除。这点通过无功补偿控制器内硬件和程序实现，硬件在图1中反映了，即将晶闸管正向阀压信号u_T引入到CPLD中进行时刻的选取。

在上述的晶闸管循环投切电容器(TSC)无功补偿装置，所述的无功补偿控制器包括依次连接的信号调理电路、DSP模块、CPLD模块、I/O接口、模拟数字转换电路以及脉冲驱动电路；其中，

DSP模块采用TMS320系列，主要完成无功检测控制算法的计算、各种数据的采集和处理、系统保护及通讯;

CPLD模块采用EPM7128AETI100，实现电容投切算法和触发脉冲生成，同时，实时监测从IO板输入DSP板的开关量输入信号状态，并以中断的形式通知DSP进行处理；

模拟数字转换电路采用14位同步采样ADC芯片MAX1320ECM。

因此，本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单且完全实用；2．对于减小晶闸管整流装置或其他大型电机等负载所产生的无功冲击效果显著，系统功率因数从补偿前的0.4～0.7提高到0.92以上；3．控制精确，抗干扰性强，动态响应快，成本较低，可靠性高，维护费用低。

附图说明

图1为方案原理图；

图2为一组晶闸管投切电容器无功补偿装置主电路拓扑；

图3为晶闸管投切电容器无功补偿装置控制系统程序流程图；

图4为TSC数字控制系统。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种晶闸管循环投切电容器(TSC)无功补偿装置，其特征在于，包括依次相连的无功补偿控制器以及与所述无功补偿控制器相连的电压电流传感器。