隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿的实现方法制造方法及图纸

一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿实现方法，可解决煤矿井下远距离供电电机启动困难，煤矿井下电网功率因数偏低、电压波动大，谐波大影响长距离供电电能质量的技术问题。包括防爆型壳体内设置依次通讯连接的SVG控制系统、IGBT功率单元、交流隔离滤波系统；SVG控制系统对系统电压、电流信号进行检测、转换、滤波和分析处理，提供SVG单元需要的调制波信号和单元状态监控；IGBT功率单元的单元驱动板接收SVG控制系统的主控制板指令信号，转换成驱动IGBT的驱动信号；交流隔离滤波系统为一阶低通LC滤波器，其滤除SVG设备IGBT的PWM波开关频率附近的谐波。本发明专利技术无功补偿、滤波及节能效果好，提高了井下供电系统的电能质量，有效延长了低压供电距离的问题。

The device of flameproof and intrinsic safety static var generator and the method of reactive compensation

A kind of explosion-proof and intrinsically safe static var generator and its reactive power compensation method can solve the technical problems such as difficult starting of long-distance power supply motor in coal mine, low power factor of power grid in coal mine, large voltage fluctuation, and large harmonic wave affecting the power quality of long-distance power supply. It includes SVG control system, IGBT power unit and AC isolation filter system with communication connection in turn in explosion-proof shell; SVG control system detects, converts, filters and analyzes system voltage and current signals, and provides modulation wave signals and single state monitoring required by SVG unit; unit drive board of IGBT power unit receives commands from main control board of SVG control system The AC isolation filter system is a first-order low-pass LC filter, which filters out the harmonics near the switching frequency of PWM wave of IGBT of SVG equipment. The invention has good reactive power compensation, filtering and energy saving effect, improves the power quality of the underground power supply system and effectively extends the low-voltage power supply distance.

【技术实现步骤摘要】
隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿的实现方法
本专利技术涉及无功发生器
，具体涉及一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿的实现方法。
技术介绍
随着采煤机械化的发展，大量的大功率机械应用于煤炭行业，随着开采过程中供电距离的增加，以及各机械设备自身需要一定的无功功率损耗和大量整流设备的使用，使得煤矿井下电网功率因数偏低、电压波动大，谐波大成为全国各大煤矿的通病。功率因数偏低会使用电企业的供电设备运行能力降低，用电设备的利用率降低，设备投资增大。无功功率大，线缆供电距离远，导致系统电压损失增大，容易造成电压波动，使电能质量严重下降，用电设备寿命受到严重影响，使远距离供电的设备无法正常启动。谐波电流大，污染供电电网，使通信及计量系统干扰严重，电缆及变压器绝缘冲击大，发热严重。合理的选择安装补偿装置，提高功率因数及治理电网，可以做到最大限度的减少井下电网的损耗，使井下电网质量得到提高，使末端电压稳定，设备正常远距离供电运行。目前矿用无功补偿及电能质量治理技术有以下两种型式：1、采用无源器件电容投切技术，补偿电容有采用接触器投切方式，称为机械投切无功补偿，也有采用晶闸管投切，称为晶闸管投切电容器(TSC)2、采用有源器件IGBT进行变流器控制实现无功补偿及谐波治理技术，称为静止无功发生器技术和有源滤波技术(APF)，把这类装置技术并结合防爆应用技术，研制出的产品叫矿用隔爆兼本质安全型静止无功发生器。是目前最先进矿用电能质量治理产品或装置。
技术实现思路
本专利技术提出的一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿的实现方法，可解决煤矿井下远距离供电电机启动困难，煤矿井下电网功率因数偏低、电压波动大，谐波大影响长距离供电电能质量的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置，包括防爆型壳体，防爆型壳体内设置依次通讯连接的SVG控制系统、IGBT功率单元、交流隔离滤波系统；其中，SVG控制系统对系统电压、电流信号进行检测、转换、滤波和分析处理，提供SVG单元需要的调制波信号和单元状态监控；IGBT功率单元的单元驱动板接收SVG控制系统的主控制板指令信号，转换成驱动IGBT的驱动信号，同时提供单元直流电压监测和过压、IGBT短路、IGBT超温保护功能并传回给SVG控制系统的主控系统；交流隔离滤波系统为一阶低通LC滤波器，其滤除SVG设备IGBT的PWM波开关频率附近的谐波。进一步的，所述防爆型壳体上还设置防爆型变流器热交换散热一体化机构，所述防爆型变流器热交换散热一体化机构包括热管散热器、热交换器及防爆风机，所述热管散热器、热交换器及防爆风机设置于同一条风道上，热管散热器用于功率器件的散热，热交换器用于防爆腔体内除功率器件以外其它电力器件的散热，防爆风机为热管散热器和热交换器提供冷风。进一步的，所述SVG控制系统包括主控制板、显示屏及操作面板；所述显示屏与主控板之间进行RS485通讯，实现对SVG系统监控及运行状态显示；所述操作面板与显示控制板连接，通过输入控制参数，控制SVG的启停及修改参数。另一方面，本专利技术还公开一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置无功补偿实现方法，包括以下步骤：通过电流互感器，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出电网电流中的无功及谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制静止无功发生器产生一个和负载无功及谐波电流大小相等，方向相反的电流注入到电网中。由上述技术方案可知，本专利技术的静止无功发生器装置为隔爆兼本质安全型，具有无功补偿和有源滤波的功能，通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。本专利技术的无功补偿的实现方法通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时高功率因数运行。本专利技术装置具有无功补偿效果好、滤波效果好、节能效果好、等特点，提高了井下供电系统的电能质量，有效的延长了低压供电距离的问题。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的原理图；图3是本专利技术的采用直接电流控制的静止无功发生器的工作原理；图4是本专利技术功率单元原理框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，本专利技术实施例的矿用隔爆兼本质安全型静止无功发生器由SVG控制系统、IGBT功率单元，交流隔离滤波系统、防爆型变流器热交换散热一体化机构及防爆壳体几部分组成。以下针对每部分具体说明：控制系统其中，控制系统主要由主控制板、显示屏及操作面板等组成。主控制板为控制系统的核心部件。主控制板的核心器件由DSP+FPGA组成，对系统电压、电流信号进行检测、转换、滤波和分析处理，和各相单元进行通讯等，提供SVG单元需要的调制波信号和单元状态监控。显示屏与主控板之间进行RS485通讯，实现对SVG系统监控及运行状态显示。操作面板与显示控制板连接，通过输入控制参数，控制SVG的启停及修改参数。IGBT功率单元如图4所示，IGBT功率单元包括IGBT模块、单元驱动板、直流支撑电容、突波电容。SVG采用3个电压型H桥逆变电路单元星型连接的拓补结构，开关器件为IGBT，直流侧使用干式薄膜电容作为直流支撑电容，每个桥臂并联突波电容用于抑制IGBT产生的高频率开关尖峰。单元驱动板接收主控制板指令信号，转换成驱动IGBT的驱动信号，正向电压+15V，反向电压-9V。同时提供单元直流电压监测和过压、IGBT短路、IGBT超温等保护功能并传回给主控系统。交流隔离滤波系统交流隔离滤波系统为一阶低通LC滤波器，由滤波电抗器、阻尼电阻及交流滤波电容组成。其作用是滤除SVG设备IGBT的PWM波开关频率附近的谐波。滤波电抗器并联在电网上，其作用是滤除电流中可能存在的高频谐波，同时起到将SVG和电网这两个电压源连接起来的作用。防爆型变流器热交换散热一体化机构包括热管散热器、热交换器及防爆风机，热管散热器、热交换器及防爆风机设置于同一条风道上，热管散热器用于功率器件的散热，热交换器用于防爆腔体内除功率器件以外其它电力器件的散热，防爆风机为热管散热器和热交换器提供冷风。热交换器包含轴流风机，轴流风机的使用促进了密闭腔体内空气的流动，均衡了防爆型密闭腔体内的温度，使得防爆设备散热效率大大提高，并提高了电抗器、变压器、电力电容器等电力器件的使用寿命。如图2所示，本专利技术实施例的矿用隔爆兼本质安全型静止无功发生器将SVG与APF技术融合在一起，并采用防爆结构设计，从而实现煤矿井下电力系统无功补偿。具体的说，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置，包括防爆型壳体，其特征在于：防爆型壳体内设置依次通讯连接的SVG控制系统、IGBT功率单元、交流隔离滤波系统；/n其中，SVG控制系统对系统电压、电流信号进行检测、转换、滤波和分析处理，提供SVG单元需要的调制波信号和单元状态监控；/nIGBT功率单元的单元驱动板接收SVG控制系统的主控制板指令信号，转换成驱动IGBT的驱动信号，同时提供单元直流电压监测和过压、IGBT短路、IGBT超温保护功能并传回给SVG控制系统的主控系统；/n交流隔离滤波系统为一阶低通LC滤波器，其滤除SVG设备IGBT的PWM波开关频率附近的谐波。/n

【技术特征摘要】
1.一种隔爆兼本安型静止无功发生器装置，包括防爆型壳体，其特征在于：防爆型壳体内设置依次通讯连接的SVG控制系统、IGBT功率单元、交流隔离滤波系统；
其中，SVG控制系统对系统电压、电流信号进行检测、转换、滤波和分析处理，提供SVG单元需要的调制波信号和单元状态监控；
IGBT功率单元的单元驱动板接收SVG控制系统的主控制板指令信号，转换成驱动IGBT的驱动信号，同时提供单元直流电压监测和过压、IGBT短路、IGBT超温保护功能并传回给SVG控制系统的主控系统；
交流隔离滤波系统为一阶低通LC滤波器，其滤除SVG设备IGBT的PWM波开关频率附近的谐波。


2.根据权利要求1所述的隔爆兼本安型静止无功发生器装置，其特征在于：所述防爆型壳体上还设置防爆型变流器热交换散热一体化机构，所述防爆型变流器热交换散热一体化机构包括热管散热器、热交换器及防爆风机，所述热管散热器、热交换器及防爆风机设置于同一条风道上，热管散热器用于功率器件的散热，热交换器用于防爆腔体内除功率器件以外其它电力器件的散热，防爆风机为热管散热器和热交换器提供冷风。


3.根据权利要求2所述的隔爆兼本安型静止无功发生器装置，其特征在于：所述热交换器包含轴流风机，轴流风机的使用促进了密闭腔体内空气的流动，均衡了防爆型密闭腔体内的温度。


4.根据权利要求1所述的隔爆兼本安型静止无功发生器装置，其特征在于：所述SVG控制系统包括主控制板、显示屏及操作面板；
所述显示屏与主控板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉洋，程鸣盛，陈勇，刘宏，
申请(专利权)人：中煤新集能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34