一种新型无功补偿控制器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型无功补偿控制器及控制方法，此控制器包括DSP控制模块、A/D采集模块、锁相环模块、网络通讯模块、输入输出模块、继电器模块、信号调理模块和SW电源模块，此控制方法包括以下控制步骤：通过信号输入单元设定安全值，并读取配电网的初始数据；测定投入的每组无功补偿电容器组的容量；测定配电网的电压值和电流值，对应计算出配电网的无功功率和功率因数；判断产生并联谐振，逐次判断并投入相应数量的无功补偿电容器组；本发明专利技术中提出的新型无功补偿控制器具有高效且经济的特点，通过此控制器的控制方法能够方便测定配电网可能产生的并联谐振，并通过计算得出的无功功率和功率因数来匹配最佳补偿效果的电容器组。

【技术实现步骤摘要】
一种新型无功补偿控制器及控制方法
本专利技术涉及无功补偿
，尤其涉及一种新型无功补偿控制器及控制方法。
技术介绍
由于电力电子装置的应用日益广泛，以及大量非线性负荷在低压配电网中广泛应用，低压配电网的谐波污染越来越严重，对无功补偿装置造成了十分严重的危害，并影响到了配电网的安全稳定运行。由于成本价格十分低廉，操作控制非常简单，电容器投切式无功补偿装置在低压配电网中的应用十分广泛；但由于配电变压器在谐波频率上呈现感性，因此经常会出现无功补偿电容器组及配电变压器之间发生并联谐振或串联谐振，引起谐波放大，造成补偿电容器组或配电变压器损坏现象。目前的国际性难点是如何用最低的经济成本解决这个长期困扰供电方和用户的严重问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有新型无功补偿控制器存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种新型无功补偿控制器，其目的在于通过此新型控制器来控制投切在低压配电网中无功补偿电容器组的数量。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种新型无功补偿控制器，此控制器包括DSP控制模块、A/D采集模块、锁相环模块、网络通讯模块、输入输出模块、继电器模块、信号调理模块和SW电源模块，其中，DSP控制模块，所述DSP控制模块分别与A/D采集模块、锁相环模块进行连接，并获取二者的输入信号，并且所述A/D采集模块还与所述锁相环模块相连；网络通讯模块，与所述DSP控制模块连接，接收并发送来自所述DSP控制模块的数据信息；以及，输入输出模块和继电器模块分别连接于所述DSP控制模块的输出端口，通过所述输入输出模块显示控制器的工作状态及参数，通过所述继电器模块控制无功补偿电容器的通断；信号调理模块，接收外部输入信号，并分别输出调理信号给所述A/D采集模块和锁相环模块；SW电源模块，分别与上述各模块相连，为各模块提供电源。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的一种优选方案，其中：所述DSP控制模块具有多个端口，通过数据总线分别连接所述A/D采集模块和锁相环模块，通过数据总线及I/O串口线与所述输入输出模块相连，通过SCI串口与所述网络通讯模块相连，以及通过I/O串口线与所述继电器模块相连。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的一种优选方案，其中：所述锁相环模块包括整形电路、锁相电路和CPLD电路，所述整形电路与锁相电路单向连接，而所述锁相电路与CPLD电路双向连接。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的一种优选方案，其中：所述CPLD电路中具有计数器和至少两个预分频器，产生启动脉冲串信号和角度信号，所述启动脉冲串信号输出给所述A/D采集模块。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的一种优选方案，其中：具有信号输入单元和显示输出单元，所述信号输入单元产生指令信号，输出给所述DSP控制模块。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种新型无功补偿控制器的控制方法，其目的在于如何控制此新型控制器来控制投切在低压配电网中无功补偿电容器组的数量。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种新型无功补偿控制器的控制方法，采用上述的无功补偿控制器，包括以下控制步骤：通过所述信号输入单元设定安全值，并读取配电网的初始数据；测定投入的每组无功补偿电容器组的容量，并定期更新测定值；测定配电网的电压值和电流值，对应计算出配电网的无功功率和功率因数，并定期更新测定值；判断投入的无功补偿电容器组是否会与系统感抗产生并联谐振，逐次判断并投入相应数量的无功补偿电容器组。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的控制方法一种优选方案，其中：通过所述信号输入单元设定安全值，信号输入单元产生的A相电压(或B相电压、C相电压)信号经所述整形电路整形后输入所述锁相电路中，再通过所述CPLD电路后输出，获取该相电压的基波频率相位角；读取配电网的初始数据，通过提取配电网中的第17次谐波电压和电流，计算得出配电网在公共连接点的系统电抗。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的控制方法一种优选方案，其中：测定投入的每组无功补偿电容器组的容量，先投入第一组无功补偿电容器组，提取配电网中的第5次谐波的电压值和电流值，计算得出第一组的无功补偿电容器组容量；退出第一组无功补偿电容器组，再投入第二组无功补偿电容器组，重复提取及计算步骤，得到第二组的无功补偿电容器组容量；以此类推，可计算得出第N组的电容器组容量。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的控制方法一种优选方案，其中：通过测定配电网的电压值和电流值，提取基波的三相电压值及电流值，计算得出各相电压的有效值及电流的有效值，进而计算出配电网基波的无功功率；再依据负载侧谐波的电流含量、电压含量及基波电压电流相位角，计算得出负载侧的功率因数。作为本专利技术所述新型无功补偿控制器的控制方法一种优选方案，其中：判断投入的无功补偿电容器组是否会在既有谐波频率上与系统感抗产生并联谐振，当产生并联谐振时，计算出在各次谐波频率下的系统侧的谐波电流值，以及投入的每组无功补偿电容器组的谐波电流值，通过校验二者是否处于配电变压器和无功补偿电容器的承受范围来调整投入或切除无功补偿电容器组的数量。本专利技术的有益效果：本专利技术中提出的新型无功补偿控制器具有高效且经济的特点，通过此控制器的控制方法能够方便测定配电网可能产生的并联谐振，并通过计算得出的无功功率和功率因数来匹配最佳补偿效果的电容器组。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术新型无功补偿控制器的整体模块连接示意图。图2为本专利技术新型无功补偿控制器的锁相环模块原理示意图。图3为本专利技术新型无功补偿控制器的继电器模块电路图。图4为本专利技术控制方法的17次谐波电压信号提取算法原理框图。图5为本专利技术控制方法的17次谐波电流信号提取算法原理框图。图6为本专利技术控制方法的5次谐波电压信号提取算法原理框图。图7为本专利技术控制方法的5次谐波电压信号提取算法原理框图。图8为本专利技术控制方法的5次谐波电压信号提取算法原理框图。图9为本专利技术控制方法的5次谐波电压信号提取算法原理框图。图10为本专利技术控制方法的步骤流程图。图11为配电网中发生并联谐振的原理电路图。图12为应用场景中某企业配电系统单线图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型无功补偿控制器，其特征在于：包括，/nDSP控制模块(100)，所述DSP控制模块(100)分别与A/D采集模块(200)、锁相环模块(300)进行连接，并获取二者的输入信号，并且所述A/D采集模块(200)还与所述锁相环模块(300)相连；/n网络通讯模块(400)，与所述DSP控制模块(100)连接，接收并发送来自所述DSP控制模块(100)的数据信息；/n输入输出模块(500)分别连接于所述DSP控制模块(100)的输入及输出端口，继电器模块(600)连接于所述DSP控制模块(100)的输出端口，通过所述输入输出模块(500)输入及输出控制器的参数和工作状态，通过所述继电器模块(600)控制无功补偿电容器的通断；/n信号调理模块(700)，接收外部输入信号，并分别输出调理信号给所述A/D采集模块(200)和锁相环模块(300)；以及，/nSW电源模块(800)，分别与上述各模块相连，为各模块提供电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型无功补偿控制器，其特征在于：包括，
DSP控制模块(100)，所述DSP控制模块(100)分别与A/D采集模块(200)、锁相环模块(300)进行连接，并获取二者的输入信号，并且所述A/D采集模块(200)还与所述锁相环模块(300)相连；
网络通讯模块(400)，与所述DSP控制模块(100)连接，接收并发送来自所述DSP控制模块(100)的数据信息；
输入输出模块(500)分别连接于所述DSP控制模块(100)的输入及输出端口，继电器模块(600)连接于所述DSP控制模块(100)的输出端口，通过所述输入输出模块(500)输入及输出控制器的参数和工作状态，通过所述继电器模块(600)控制无功补偿电容器的通断；
信号调理模块(700)，接收外部输入信号，并分别输出调理信号给所述A/D采集模块(200)和锁相环模块(300)；以及，
SW电源模块(800)，分别与上述各模块相连，为各模块提供电源。


2.如权利要求1所述的新型无功补偿控制器，其特征在于：所述DSP控制模块(100)具有多个端口，通过数据总线分别连接所述A/D采集模块(200)和锁相环模块(300)，通过数据总线及I/O串口线与所述输入输出模块(500)相连，通过SCI串口与所述网络通讯模块(400)相连，以及通过I/O串口线与所述继电器模块(600)相连。


3.如权利要求2所述的新型无功补偿控制器，其特征在于：所述锁相环模块(300)包括整形电路(301)、锁相电路(302)和CPLD电路(303)，所述整形电路(301)与锁相电路(302)单向连接，而所述锁相电路(302)与CPLD电路(303)双向连接。


4.如权利要求3所述的新型无功补偿控制器，其特征在于：所述CPLD电路(303)中具有计数器和至少两个预分频器，产生启动脉冲串信号和角度信号，所述启动脉冲串信号输出给所述A/D采集模块(200)。


5.如权利要求1～4任一所述的新型无功补偿控制器，其特征在于：所述输入输出模块(500)具有信号输入单元(501)和显示输出单元(502)，所述信号输入单元(501)产生指令信号，输出给所述DSP控制模块(100)。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文兵，朱庆怡，朱雨浩，孟子剑，周晓，边媛媛，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31