动态谐波抑制和无功补偿控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动态谐波抑制和无功补偿控制系统，包括电流信号传感器，所述的控制系统的中央控制单元采用ＤＳＰ芯片（１）和通用单片机芯片（２），所述的ＤＳＰ芯片（１）与通用单片机芯片（２）之间的数据交流由双向ＲＡＭ（３）传送。本发明专利技术还公开了上述控制系统采用的控制方法。采用上述技术方案，利用实时检测到的负载电流进行谐波频谱分析，按给定的控制策略对装置进行实时控制，滤除负载中谐波电流，同时产生的容性无功电流实时、快速、准确地抵消电网中的感性无功电流，从而提高功率因数，稳定负载电压，保证用电质量，提高供电设备的供电能力，并降低电网损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统的
，涉及动态自动补偿和谐波治理的技术，更具体 地说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着国民经济的迅速发展，用电量在快速增加，电网的经济运行日益受到重视。无 论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。这些电感性的设备在运行过程中产生无功 功率，输配电线路中变压器及母线因输送无功功率会造成的电能损耗。降低无功损耗，提高 系统的传输功率，显得尤为重要。电网向用电设备提供的负载电流有有功电流和无功电流，无功电流在电源和负载 之间往复交换，使电网供电设备的功率因数降低导致供电能力降低。此外，我国电源是50Hz正弦波，但实际中供电电压和电流的波形由于某些原因产 生了畸变，即叠加了谐波成分。电流和电压波形发生畸变，严重的威胁电网的安全运行，也 必须进行治理。目前，国内大量使用的低压静态无功补偿装置或准动态补偿方案，普遍都是采用 交流接触器、双向可控硅或双向可控硅+交流接触器的复合开关作为开关元件来控制电容 器通断，成组满容量投切，投切时容量跨度大，冲击大。都不可避免地存在着功耗大、温升 高，产生被称作“电污染”的谐波成分等影响设备长期安全运行的问题，整个装置的寿命和 可靠性不能有效保障，甚至会影响整个电网的正常运行。电网向用电设备提供的负载电流有有功电流和无功电流，无功电流在电源和负载 之间往复交换，使电网供电设备的功率因数降低导致供电能力降低。而与之配套的自动补偿核心微机控制方案，控制要求低，对信号的处理以及控制 的响应速度等要求不高，仅仅只能实现电容补偿功能，功能单一，智能化水平低下，已不能 适应电力工业的发展需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是实现动态谐波抑制和无功补偿控制。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为本专利技术所提供的动态谐波抑制和无功补偿控制系统，包括电流信号传感器，所述 的控制系统的中央控制单元采用DSP芯片和通用单片机芯片，所述的DSP芯片(1)与通用 单片机芯片(2)之间的数据交流由双向RAM传送。所述的控制系统包括串联的电抗器，以及由滤波电抗器和电容器串联组成LC振 荡回路。所述的DSP 芯片为 TMS320C32。所述的通用单片机芯片为80C196KC。本专利技术还提供了以上所述的动态谐波抑制和无功补偿控制系统采用的控制方法4的技术方案 所述的DSP芯片的中断采用50 X 54节拍，所述的DSP芯片在一次中断内完成相关 的电流环运算过程为始； 1、中断进入，关中断；2、开交流侧全部电流A/D转换；3、从双向RAM中取β值，β为无功电流分量前移或者后移的一个角度；4、取上次电网周波所得Itof，Igref为无功电流；5、判断A/D转换是否结束，如果是，则进入下一步骤；如果否，则返回本步骤的开6、读取A/D转换值并分存；7、计算eT(k)，计算式为 (*)=.‘,/#)-、(幻； 式中，f (紀“)=“j = 0、1、2分别对应a、b、c3 ；相，下标中C表示容性；将COS (*)预先制表，计算时按括号内的数值查得结果；调节器运算取增量形式，即对应某一相的调节器输出是Ay(k) = kpAe(k)+kie(k)式中:e(k) = e(k)-e(k-l)； y(k) = y(kjl) + Ay(k)；8、三相PI计算；9、计算三组、、丨2，其中- I·4 + Δν式中T是采样周期；Ay = y(k)-y(k-l)计算结果送双向RAM，待80C196KC调用；10、计算/从哪(芸幻和/—03(芸幻+*(八11。)，其中NNiLk为采样时刻kT负载电流值，N为一个周期内电流采样总数，*(AR0)为上一个循环的计算结果保存；K为循环次数；结果存* (AR0);11、判断是否符合K = 53，如果是，则计算IQref，然后进入下一步骤；如果否，直接 进入下一步骤；12、K = K+1;13、开中断，中断返回。本专利技术采用上述技术方案，利用实时检测到的负载电流进行谐波频谱分析，按给 定的控制策略对装置进行实时控制，滤除负载中谐波电流，同时产生的容性无功电流实时、 快速、准确地抵消电网中的感性无功电流，从而提高功率因数，稳定负载电压，保证用电质 量，提高供电设备的供电能力，并降低电网损耗。附图说明下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的DSP运算流程图；图3为脉冲调制波形示意图；图4为系统控制原理图。图中标记为UDSP芯片，2、通用单片机芯片，3、双向RAM。 具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构 件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺 及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、 技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1所表达的本专利技术的结构，为一种动态谐波抑制和无功补偿控制系统。包括 电流信号传感器，所述的控制系统的中央控制单元采用DSP芯片1和通用单片机芯片2，所 述的DSP芯片1与通用单片机芯片2之间的数据交流由双向RAM3传送。系统硬件设计考虑到补偿器系统控制工作的复杂性，采用了 DPS加通用单片机 的双CPU方案，发挥DSP运算能力强和单片机控制功能强的各自优势。系统总体硬件框图 如图1。控制原理控制系统主要完成谐波及无功电流计算、投入/退出控制，单元管理部 分完成智能化复合开关的开通与退出。控制系统单元计算出当时负载的谐波和无功容量， 根据各路谐波和补偿的容量，立即通知与当前谐波滤波容量和次数一致的滤波单元的单元 管理板，单元管理板立即开通智能化复合开关投入补偿和滤波。退出时原理与投入时动作 原理相同。本专利技术所述的控制系统包括串联的电抗器，以及由滤波电抗器和电容器串联组成 LC振荡回路。本专利技术提供的装置，利用串联电抗器消除补偿电容和接网点短路参数固有谐振的 可能，滤波电抗器和电容器串联组成LC振荡回路，并通过精确的调整，使谐振频率固定在 某个特定的频率上，从而达到抑制电网谐波的目的。能有效地抑制三次以上谐波，保护用电 系统、用电设备，延长电容器使用寿命。本专利技术采用DSP (数字信号处理)技术加通用单片机的双CPU控制核心方案，发挥DSP运算能力强和单片机控制功能强的各自优势，利用实时检测到的负载电流进行谐波频 谱分析，按给定的控制策略对装置进行实时控制。具体实现方法是利用新型电流传感器等，通过三相电流信号传感器分别测出变 压器负荷中的电流信号，再将变压器负载电流及电容补偿节能装置的馈电电流形成差动信 号，送到本专利技术涉及的双CPU控制核心微机无功补偿中央控制单元，进行信号分析处理，并 根据检测到的过零信号，按给定的控制策略。本专利技术涉及的双CPU控制控制单元来触发对应的、基于单片机控制的智能化复合 开关，控制电容动态可调、平稳的投入电网，实时、快速、准确地抵消电网中的感性无功电 流，提高功率因数，稳定电压，降低电网损耗。通过配合电抗器，精确的调整使谐振频率固定 在某个特定的频率上，从而达到抑制电网谐波的目的。本专利技术所述的DSP芯片1为TMS320C32。系统中TMS320C32完成无功电流期望值全部运算、电流环中的PI计算、运用双极 性SPWM技术求得脉冲跳变点值等工作。TM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态谐波抑制和无功补偿控制系统，包括电流信号传感器，其特征在于：所述的控制系统的中央控制单元采用ＤＳＰ芯片（１）和通用单片机芯片（２），所述的ＤＳＰ芯片（１）与通用单片机芯片（２）之间的数据交流由双向ＲＡＭ（３）传送。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金苇，杨柳，
申请(专利权)人：芜湖明远电力设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]