基于磁控电抗器的无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于交流输电技术领域，具体涉及一种基于磁控电抗器的无功补偿装置。本无功补偿装置包括分别与母线电连接的控制单元、磁控电抗器、补偿电容单元，控制单元与磁控电抗器为电信号连接。控制单元包括运算处理器，所述运算处理器为基于DSP的不完全微分PID控制器，所述不完全微分PID控制器包括比例环节、积分环节和微分环节，所述微分环节中设置有对微分作用后的信号进行处理的低通滤波器。本实用新型专利技术中的磁控电抗器工作可靠性高，体积小，从而降低了故障率，减少了用地面积。本实用新型专利技术大大改善了无功补偿装置的动态特性，加快了动作响应速度，减少了调节时间，并实现了超前控制误差的目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于无功补偿
，具体涉及一种基于磁控电抗器的无功补偿装置。
技术介绍
我国电网的建设和运行一直存在着无功补偿容量不足和配备不合理的现象，这种状况容易造成系统电压波动和降低电气设备的使用寿命。传统的无功补偿装置的动态响应时间长，稳定性差，难以满足电力系统发展的要求，因此亟待改进。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于磁控电抗器的无功补偿装置，本无功补偿装置结构简单，动态响应速度快且动态稳定性好，具有良好的经济效益。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案:一种基于磁控电抗器的无功补偿装置，本装置包括分别与母线电连接的控制单元、磁控电抗器、补偿电容单元，且所述控制单元与磁控电抗器为电信号连接。同时，本技术还可以通过以下技术措施得以进一步实现:优选的，所述控制单元包括电压电流采样模块、AD转换模块、运算处理器、励磁变流器、保护反馈驱动模块和接口模块构成；所述电压电流采样模块与母线电连接，且所述电压电流采样模块的信号输出端与AD转换模块的信号输入端相连，AD转换模块的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连，运算处理器与所述保护反馈驱动模块和接口模块均为双向通信连接，所述运算处理器的信号输出端通过光纤与励磁变流器的信号输入端相连，所述励磁变流器的信号输出端与所述磁控电抗器之间为电信号连接。优选的，所述补偿电容单元包括滤波电抗器和补偿电容器，所述滤波电抗器的一端与母线相连的滤波电抗器，滤波电抗器的另一端与补偿电容器串联。进一步的，所述运算处理器为基于DSP的不完全微分PID控制器，所述不完全微分PID控制器包括比例环节、积分环节和微分环节，所述微分环节中设置有对微分作用后的信号进行处理的低通滤波器；所述不完全微分PID控制器还设置有对比例环节、积分环节和微分环节处理后的信号进行叠加的信号叠加环节。优选的，所述电压电流采样模块由电压互感器和电流互感器构成；所述AD转换模块为14位MAX128AD芯片，所述运算处理器为TMS320F2812DSP芯片。进一步的，所述电压互感器和电流互感器均为型号为H0P205的霍尔传感器。本技术的有益效果在于:I)、本技术中的磁控电抗器工作可靠性高，体积小，从而降低了故障率，减少了用地面积。2)、本技术中的运算处理器为基于DSP的不完全微分PID控制器，所述不完全微分PID控制器中的微分环节中设置有对微分作用后的信号进行处理的低通滤波器，从而可以对微分环节输出的信号进行光滑处理，防止了高频扰动，从而大大改善了本装置的动态特性，加快了动作响应速度，减少了调节时间，并实现了超前控制误差的目的。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是控制单元的结构示意图。图3是不完全微分PID控制器的结构示意图。图4是A相电抗器绕组励磁驱动的电路原理图。图中标记的含义如下:10—控制单元 11 一电压电流采样模块 12—AD转换模块13—运算处理器 14 一励磁变流器 15—保护反馈驱动模块16—接口模块 20—磁控电抗器 30—滤波电抗器40—补偿电容器 50—母线具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明:如图1所示，一种基于磁控电抗器的无功补偿装置，本装置包括分别与母线50电连接的控制单元10、磁控电抗器20、补偿电容单元，且所述控制单元10与磁控电抗器20为电信号连接。图4为A相电抗器绕组励磁驱动的原理图，其实是一种全波整流电路。K1、Dl构成晶闸管Tl正弦上半波电压；K2、Dl构成晶闸管Τ2正弦下半波电压，D是续流二极管，晶闸管导通是由光纤接收控制单元10的导通角触发脉冲来触发导通的，晶闸管的导通角越大励磁变流器14输出的电流就越大，磁控电抗器20的输出量就越大，提供给IOKV母线的无功就越大；反之，导通角越小提供给IOKV母线的无功就越小。该部分主要实现自励磁式磁阀电抗器的取电、整流、励磁。优选的，如图2所示，所述控制单元10包括电压电流采样模块11、AD转换模块12、运算处理器13、励磁变流器14、保护反馈驱动模块15和接口模块16构成；所述电压电流采样模块11与母线50电连接，且所述电压电流采样模块11的信号输出端与AD转换模块12的信号输入端相连，AD转换模块12的信号输出端与运算处理器13的信号输入端相连，运算处理器13与所述保护反馈驱动模块15和接口模块16均为双向通信连接，所述运算处理器13的信号输出端通过光纤与励磁变流器14的信号输入端相连，所述励磁变流器14的信号输出端与所述磁控电抗器20之间为电信号连接。图2中所示的电压电流采样模块11主要由电流互感器和电压互感器组成采样电路，电压互感器和电流互感器均采用北京霍远科技有限公司的型号为Η0Ρ205的霍尔传感器，电压互感器和电流互感器的作用是将电网母线50上的电压电流采集到AD转换模块12。所述AD转换模块使用MAXim公司的14位MAX128AD芯片，该芯片把采集到的电压电流量转化为数据量再传送给运算处理器13也即DSP处理。所述DSP采用的是TI公司的TMS320F2812DSP芯片，该DSP具有浮点运算，150ΜΗΖ的时钟，把数据运算处理后，通过不完全微分PID算法控制输出导通角脉冲并通过光纤耦合到励磁变流器14的晶闸管上，从而完成整个系统的控制。保护反馈驱动模块15监测主电源系统的电路状态，主要包含过流保护，过压保护，超温保护，控制器保留这三种保护的输入输出节点，一旦出现保护，控制器的输入节点出现信号，对应的输出节点输出保护信号。所述接口模块16即HMI模块主要是菜单显示和键盘输入，起到人机交互的作用。优选的，如图1所示，所述补偿电容单元包括滤波电抗器30和补偿电容器40，所述滤波电抗器30的一端与母线50相连的滤波电抗器30，滤波电抗器30的另一端与补偿电容器40串联。进一步的，如图3所示，所述运算处理器13为基于DSP的不完全微分PID控制器，所述不完全微分PID控制器包括比例环节、积分环节和微分环节，所述微分环节中设置有对微分作用后的信号进行处理的低通滤波器；所述不完全微分PID控制器还设置有对比例环节、积分环节和微分环节处理后的信号进行叠加的信号叠加环节。具体的不完全微分PID控制算法实现方法是:以无功电流Rs为参考对象，以采样得到的实际无功电流Fs为反馈输入，两路信号比较的误差信号Es为PID输入，误差信号Es经过比例Kp、积分K1、微分Kd、低通滤波器LPC处理混合后输出控制量控制电抗器模型对象。当反馈输入Fs与参考信号Rs相等时，输出的误差信号Es为零，电抗器对象模型输出量就没有变化，说明系统稳定。如果反馈信号Fs与参考信号Rs不相等时，输出的误差信号Es就不为零，说明系统不稳定，电抗器对象模型输出量就会有变化，输出量一直变化到误差信号Es为零才停止变化。其中的Kp、K1、Kd、LPC对象参数都是定值在程序初始化时自整定设定。本技术中的控制单元10通过IOKV母线上的电流电压采样，经过不完全微分PID控制器输出励磁变流器的导通角脉冲，经过光纤传输给励磁变流器14从而控制磁控电抗器20的无功输出量，从而达到调节IOkv母线无功功率的目的。所述补偿电容单元的作用是为IOKV母线提供容性无功。本技术采用不完全微分PID控制器控制信号的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁控电抗器的无功补偿装置，其特征在于：本装置包括分别与母线（50）电连接的控制单元（10）、磁控电抗器（20）、补偿电容单元，且所述控制单元（10）与磁控电抗器（20）为电信号连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑜，张目，
申请(专利权)人：安徽天沃电气技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：