一种高压动态无功补偿用一体化控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高压动态无功补偿用一体化控制装置，属于交流输电领域。包括主控制部分、高压隔离部分和功率单元控制部分依次相连，且置入同一柜体中；所述主控制部分包括高压隔离电源原侧和主控制模块；所述高压隔离部分包括隔离变压器和光纤；所述功率单元控制部分包括若干功率单元控制模块。本发明专利技术集成了高压SVG工作用的多路高压隔离电源、主控制单元模块以及功率单元控制模块，将所述模块按一定结构放置到一个柜体中，从整体上减小了SVG空间占用，降低了SVG自身集成和维修的难度，增加了SVG系统装置的可靠性，具有实时性好、隔离能力强、可靠性高和便于批量生产的特点。

An integrated control device for high voltage dynamic reactive power compensation

The invention relates to an integrated control device for high-voltage dynamic reactive power compensation, which belongs to the field of AC transmission. Including the main control part, high-voltage isolation part and power unit control part is connected and placed in the same cabinet; the main control part comprises a high-voltage isolation power source side and the main control module; the high-voltage isolation includes isolation transformer and optical fiber; the power unit control part comprises a plurality of power unit control module. The invention integrates multiple high-voltage isolation power supply, high voltage SVG for the main control unit module and power unit control module, the module according to a certain structure placed in a cabinet, on the whole SVG reduces the space occupied, reduce the SVG integration and maintenance difficulty, increase the reliability of the SVG system and has good real-time and isolation capability, high reliability and convenient mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种高压动态无功补偿用一体化控制装置
本专利技术涉及交流输电领域，具体地说是一种高压动态无功补偿用一体化控制装置。
技术介绍
近年来，随着科技的不断进步，在工业中电力电子设备的应用逐渐增多，电力电子装置在为人们带来巨大的利益的同时，也导致了电网中日益严重的污染，随着柔性交流输电技术(FlexibleACTransmissionSystem简称FACTS)的不断发展，动态无功补偿装置(StaticVarGenerator简称SVG)应允而生，高压SVG通过注入电流大小相等、方向相反的电流，来实现无功补偿和谐波抑制，是FACTS的重要装置。行业内高压SVG大多采用串联链式结构，串联链式结构直接在每相都串联若干个H桥结构的IGBT功率单元，使每相都可以承受电网电压，只是根据目标电网电压的不同决定功率单元的数量。通常，针对于10KV系统，采用星型的连接方式，功率单元要达到30个，由于功率单元数量众多，功率单元的供电问题、功率单元和主控单元的通讯问题越来越引起人们重视，如何设计一种集成化的装置，能够将上述供电、数据传输和功率单元控制集成到同一个柜体里，实现非常容易的进行SVG自身的集成，目前，在一些高校和科研单位相关人员一直在进行研究。功率单元是SVG设备的组成单元，由于功率单元普遍要求体积小成本低，在功率单元的设计中涉及到高电压，就要充分考虑控制电路、电源部分、通讯隔离电路的空间布局，导致功率单元的体积减小受限，在专利“CN102158336.A用于电力电子系统的多通道隔离高速智能收发装置及方法”中提出了一种多通道隔离通讯的方法，由于涉及到多路的模拟量和数字量的传输，采用了FPGA模块，结构和设计过于复杂，且不能从实质上做到减小体积和降低成本的目的，可作为研究的一个方向；高压SVG功率单元模块工作需要供电，目前通常的做法是通过高压绝缘的工频的变压器，由于工频的变压器体积庞大、价格昂贵，因此导致功率模块的体积和成本普遍偏高，与此同时，一些科研人员也在研究如何用高频的磁变压器替代价格和体积昂贵的工频变压器，专利“CN101662214A高压隔离开关电源及多个输出隔离的开关电源系统”，提出了一种磁隔离的多路输出开关电源，为分布式的电力电子设备提供了方便；专利“CN102291010A串联母线型多路直流输出高压高频隔离电源”，在磁隔离的多路输出开关电源的基础上优化了电源的原副边设计，使电源的可用性更加提高，但是在使用的过程中还是有一些问题没能解决：1.由于专利“CN102291010A串联母线型多路直流输出高压高频隔离电源”,电源的副边设计没有反馈电压给原边，是一个开环的系统，因此，该多路输出高频隔离电源的带载能力差。2.由于专利“CN201010297872.0一种开关电源磁隔离反馈电路”，提出的一种基于磁隔离的反馈方法，在试验的过程中发现，由于磁环变压器缠绕方式和匝数等与通常的高频变压器设计不同，变压器特性不同，并且磁环变压器反馈绕组的负载和实际功率模块的负载很难做到一样，基于上述原因，反馈控制的效果不好。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高压动态无功补偿用一体化控制装置，能够做到将功率单元控制模块实际的电源电压反馈到原边，实现负反馈闭环控制。并且将功率单元控制电路、电源部分、通讯隔离电路集成到一个柜体内，从整体上减小了SVG空间占用，降低了SVG生产的成本，由于集成到一起，调试和检修比较方便。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高压动态无功补偿用一体化控制装置，包括主控制部分、高压隔离部分和功率单元控制部分依次相连，且置入同一柜体中；所述主控制部分包括高压隔离电源原侧和主控制模块；其中，高压隔离电源原侧包括整流滤波器和电压变换电路，将交流电压接入整流滤波器，将整流后的直流电压输入到电压变换电路进行斩波变换和高频逆变，输出高频交流电压到所述高压隔离部分的隔离变压器；主控制模块包括采集模块连接主控CPU，采集I/O信号发送到主控CPU；主控CPU依次连接CPLD和第一通讯模块，第一通讯模块接收和发送光纤的传输信号，通过CPLD转换并转发给主控CPU进行处理；主控CPU还连接电源反馈控制模块，向电源反馈控制模块发送反馈控制信号，电源反馈控制模块连接高压隔离电源原侧的电压变换电路，将反馈控制信号转换成驱动信号后驱动电压变换电路，将直流电转换成高频交流电压；所述高压隔离部分包括隔离变压器和光纤，其中隔离变压器包括原侧线圈和副侧线圈；原侧线圈将高频交流电压通过磁变换耦合到副侧线圈；所述功率单元控制部分包括若干功率单元控制模块，每个功率单元控制模块包括电源副侧整流稳压模块、采集控制模块和第二通讯模块，电源副侧整流稳压模块连接采集控制模块，采集控制模块采集电源副侧整流稳压模块的输出电压作为电源反馈信号；采集控制模块连接功率单元，采集功率单元的电流信号和电压信号，同时发送控制信号到对应功率单元；采集控制模块通过第二通讯模块连接光纤，将采集的电源反馈信号和功率单元的电流信号、电压信号通过光纤反馈到主控制部分，同时接受主控制部分的控制信号所述电压变换电路包括斩波变换器和高频逆变器，其中斩波变换器作为第一级电压控制，用于匹配不同的输入电压；高频逆变器作为第二级电压控制，用于输出高频交流电压和稳压控制；斩波变换器和高频逆变器通过电压反馈共同调节输出电压。所述电源反馈控制模块包括斩波变换器的开关管驱动电路和高频逆变器的开关管驱动电路。所述隔离变压器原侧线圈与高频交流电压的输出端的连接方式为串联连接和/或并联连接。所述第一通讯模块和第二通讯模块采用HFBR-1528/2528光纤收发器。所述高压隔离部分中副侧线圈和光纤的个数与功率单元控制模块的个数相同。对所述隔离变压器进行绝缘处理。所述绝缘处理包括通过加大间距进行绝缘和/或将隔离变压器外围通过绝缘树脂包裹。每个功率单元控制模块对应采集两个功率单元的控制信号输出和I/O信号采集。所述主控CPU只选择3路功率单元控制模块的反馈信号进行电源反馈控制。所述电源副侧整流稳压模块包括二极管整流器和电容器连接。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术的主控部分、高压隔离部分和功率单元控制部分放置到一个柜体中，从整体上减小了SVG空间占用，降低了SVG自身集成和维修的难度，增加了SVG系统装置的可靠性，具有实时性好、隔离能力强、可靠性高和便于批量生产的特点；2、本专利技术的多路电源，由于应用高压隔离变压器的多输出，采用高频的电力电子磁绝缘和能量传输技术，降低了变压器的体积和成本，从整体上降低了整个SVG的成本和体积；3、本专利技术的多路隔离数据传输，解决了专利“CN102158336.A用于电力电子系统的多通道隔离高速智能收发装置及方法”结构和设计复杂的问题，应用HFBR-1528/2528光纤收发器和通用的控制器，很容易实现数据的隔离传输，设计简单传输可靠；4.本专利技术通过光纤通讯的方式实现多路电源的电压负反馈控制，通过斩波变换器和高频逆变器的两级控制，解决了专利“CN102291010A串联母线型多路直流输出高压高频隔离电源”的带载能力差和专利“CN201010297872.0一种开关电源磁隔离反馈电路”电源反馈效果差的问题，具有电压稳定，绝缘性能好，电压控制效果好的特点；5.本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压动态无功补偿用一体化控制装置，其特征在于：包括主控制部分、高压隔离部分和功率单元控制部分依次相连，且置入同一柜体中；所述主控制部分包括高压隔离电源原侧和主控制模块；其中，高压隔离电源原侧包括整流滤波器和电压变换电路，将交流电压接入整流滤波器，将整流后的直流电压输入到电压变换电路进行斩波变换和高频逆变，输出高频交流电压到所述高压隔离部分的隔离变压器；主控制模块包括采集模块连接主控CPU，采集I/O信号发送到主控CPU；主控CPU依次连接CPLD和第一通讯模块，第一通讯模块接收和发送光纤的传输信号，通过CPLD转换并转发给主控CPU进行处理；主控CPU还连接电源反馈控制模块，向电源反馈控制模块发送反馈控制信号，电源反馈控制模块连接高压隔离电源原侧的电压变换电路，将反馈控制信号转换成驱动信号后驱动电压变换电路，将直流电转换成高频交流电压；所述高压隔离部分包括隔离变压器和光纤，其中隔离变压器包括原侧线圈和副侧线圈；原侧线圈将高频交流电压通过磁变换耦合到副侧线圈；所述功率单元控制部分包括若干功率单元控制模块，每个功率单元控制模块包括电源副侧整流稳压模块、采集控制模块和第二通讯模块，电源副侧整流稳压模块连接采集控制模块，采集控制模块采集电源副侧整流稳压模块的输出电压作为电源反馈信号；采集控制模块连接功率单元，采集功率单元的电流信号和电压信号，同时发送控制信号到对应功率单元；采集控制模块通过第二通讯模块连接光纤，将采集的电源反馈信号和功率单元的电流信号、电压信号通过光纤反馈到主控制部分，同时接收主控制部分的控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种高压动态无功补偿用一体化控制装置，其特征在于：包括主控制部分、高压隔离部分和功率单元控制部分依次相连，且置入同一柜体中；所述主控制部分包括高压隔离电源原侧和主控制模块；其中，高压隔离电源原侧包括整流滤波器和电压变换电路，将交流电压接入整流滤波器，将整流后的直流电压输入到电压变换电路进行斩波变换和高频逆变，输出高频交流电压到所述高压隔离部分的隔离变压器；主控制模块包括采集模块连接主控CPU，采集I/O信号发送到主控CPU；主控CPU依次连接CPLD和第一通讯模块，第一通讯模块接收和发送光纤的传输信号，通过CPLD转换并转发给主控CPU进行处理；主控CPU还连接电源反馈控制模块，向电源反馈控制模块发送反馈控制信号，电源反馈控制模块连接高压隔离电源原侧的电压变换电路，将反馈控制信号转换成驱动信号后驱动电压变换电路，将直流电转换成高频交流电压；所述高压隔离部分包括隔离变压器和光纤，其中隔离变压器包括原侧线圈和副侧线圈；原侧线圈将高频交流电压通过磁变换耦合到副侧线圈；所述功率单元控制部分包括若干功率单元控制模块，每个功率单元控制模块包括电源副侧整流稳压模块、采集控制模块和第二通讯模块，电源副侧整流稳压模块连接采集控制模块，采集控制模块采集电源副侧整流稳压模块的输出电压作为电源反馈信号；采集控制模块连接功率单元，采集功率单元的电流信号和电压信号，同时发送控制信号到对应功率单元；采集控制模块通过第二通讯模块连接光纤，将采集的电源反馈信号和功率单元的电流信号、电压信号通过光纤反馈到主控制部分，同时接收主控制部分的控制信号。2.根据权利要求1所述的高压动...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪波，刘慧敏，郭志军，吕礼鹏，刘钦永，刘兆瑞，邹愚，
申请(专利权)人：呼伦贝尔市明星电力设计院有限公司，辽宁卓能电力工程设计股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15