[发明专利]一种电流注入式无功补偿和谐波治理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐波治理装置，特别涉及一种电流注入式无功补偿和谐波治理装置。

背景技术

随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，电网装机容量的也飞速增长，对电网无功功率的需求也与日俱增。无功功率同有功功率一样，是保证电能质量不可分割的一部分，电力系统中应保持无功功率的平衡，否则将会引起功率因数异常、电压波动、设备损坏等情况，严重时会使系统电压崩溃、解列，造成大面积停电事故。因此，解决电网的无功功率平衡，加装无功补偿装置，提高网络的功率因数对电网的降损、节点、安全可靠运行和保障电能质量有着极为重要的意义。

而电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。

目前的电能质量处理设备中，谐波治理与无功补偿均分开设置，整个设备体积庞大，耗材多，造价高。也有部分采用文献提出了将两者同步进行的处理概念，但仅仅停留在思路上，经检索未发现与本发明技术方案相同的无功补偿和谐波治理装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工作可靠、结构紧凑的电流注入式无功补偿和谐波治理装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种电流注入式无功补偿和谐波治理装置，其创新点在于：所述装置包括一并联在电网中并位于负载侧前侧的主回路，所述主回路由断路器QF1、主交流接触器KM2、电抗器L和PMW逆变电路依次串联构成；PMW逆变电路包括四路相互并联设置的IGBT输出回路，与四路IGBT输出回路并联的四个金属化薄膜电容，以及一个IGBT驱动电路，IGBT输出回路由两个IGBT晶体管串联后并联吸收电容组成；一保护电路，主要包括与主交流接触器KM2并联的预充电电路，所述预充电电路由接触器KM1与功率电阻R串联构成；一检测电路，包括多个接入计算机控制芯片组的电流传感器和电压传感器，由用于检测电网中电流参数的电流传感器CT1、CT2、CT3，用于检测电网中补偿后电流参数的电流传感器CT7、CT8、CT9，用于检测PMW逆变电路输出补偿电流的霍尔传感器CT4、CT5、CT6，以及用于检测电网电压参数的霍尔传感器PT1、PT2组成；一与主回路连接的计算机控制芯片组；由ARM芯片、DSP控制器、FPGA芯片、调理电路以及各检测电路输入接口、IGBT驱动电路接口、保护电路接口和电源接口组成。

优选的，所述PMW逆变电路还包括一母线电压检测电路，该母线电压检测电路为一个LV25霍尔电压传感器。

优选的，所述PMW逆变电路还包括一用于释放金属化薄膜电容电压的电阻放电回路，该电阻放电回路与金属化薄膜电容并联。

优选的，所述装置还包括用于对PMW逆变电路和电抗器散热的风扇控制电路。

本发明的优点在于：

由检测电路检测出被补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，送入计算机控制芯片组，先经过调理电路对信号平缓、整波，再由FPGA芯片进行引脚分配，选择进入ARM芯片、DSP控制器进行运算处理，并给出指令信号，由指令信号驱动PMW的逆变电路产生无功补偿和谐波治理电流。保护电路用于对上述整个工作回路中的元器件的保护。母线电压检测电路，可防止金属化薄膜电容的电压过高引起的电容故障，保证电容在安全范围内工作，提高安全可靠性。风扇控制电路能够对PMW逆变电路和电抗器散热，装置散热良好，确保正常工作。

附图说明

图1为本发明中电流注入式无功补偿和谐波治理装置结构示意图。

图2为本发明中PMW逆变电路原理图。

图3为本发明中PMW逆变电路IGBT驱动电路的接线图。

图4为本发明中风扇控制电路和急停控制电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中的电流注入式无功补偿和谐波治理装置包括一并联在电网1中并位于负载侧前侧的主回路2，该主回路2由断路器QF1、主交流接触器KM2、电抗器L1~L3和PMW逆变电路3依次串联构成。

如图2、3所示，PMW逆变电路3包括四路相互并联设置的IGBT输出回路，与四路IGBT输出回路并联的四个金属化薄膜电容C1~C4，以及一个IGBT驱动电路7，IGBT输出回路由两个IGBT晶体管串联后并联吸收电容C5~C8组成。