并联混合型无功补偿及谐波治理装置在一汽集团卡车厂及应用.pdfVIP

第六届电能质量高峰论坛典型案例集 。_●●●●‘_-●●-●’●-●●●●…●●●●…●●●●_--●●●●●●●●●。-●●●●●-●--●●●●●●●●●●●●●●●●。●。-●●●●-‘-●●●●●●●●●-●…●●●●。_-●●●●-●●。。●●-●●。_。●，●●●。。…●●‘-。-_●●●-……●●●‘。-●● 并联混合型无功补偿及谐波治理装置 在一汽集团卡车厂的应用 口武汉武新电气科技有限公司 1 引言 近年来，无功补偿及谐波治理技术成为电能质量中较为突出的研究方向。目前许多厂矿企业大量使用 可控硅整流和换流、电弧炉、中频炉、电焊机等谐波干扰源负荷设备，这些设备在吸收大量无功功率、使用 户的功率因数减低的同时，也使谐波问题日趋严重。1994年我国颁布了《电能质量公用电网谐波(GB／T 14549．93)的国家标准，对各级公用电网的谐波电压和用户注入电网的谐波电流均作出了明确的规定。各地供 电部门也大多出台了相应的谐波限制措施，对谐波污染严重的企事业单位进行考核和治理。因此，滤除谐波、 提高功率因数、延长设备寿命是厂矿企业节能降耗、提高生产效益和产品质量的当务之急。 目前的无功补偿技术比较常用的是采用接触器作为电容投切开关的静态无功补偿装置。但是由于其响应 速度慢，并且机械触点经常烧损等原因，特别是针对电焊机这种快速变化的无功负荷，已经无法满足用户的动 态无功补偿需求。在这种情况下，基于电力电子开关晶闸管投切电容器的动态无功补偿装置——晶闸管投切电 容器(TSC)，其应用范围越来越广泛。该装置补偿Ⅱ向应速度快，实时提高功率因数，电容投切无冲击，无涌 流，无过渡过程投切，使用寿命长且抑制谐波，很好地弥补了传统电容柜补偿的所有缺点。 而对于谐波的治理技术，目前国内外常用的是LC无源滤波器，尽管其具有初期投资小，结构简单等优 点，但其滤波性能对系统阻抗、频率等参数变化要求及其敏感，并且每一个滤波支路只能滤除某～次谐波，对 于负荷为焊机等谐波复杂的情况，难以达到预期的滤波效果。而目前先进的有源滤波(APF)技术却可以克服 这些缺点，它通过实时检测非线性负载产生的谐波电流和无功电流，经指令电流运算电路得出所需要补偿的谐 波及无功功率作为指令电流!然后通过驱动电路来驱动IGBT主电路快速产生与其大小相等，方向相反的补偿 电流并注入系统，从而达到了滤除谐波并改善功率因数的目的。 2并联混合型无功补偿及谐波治理装置结构 武新电气通过对一汽集团卡车厂82配电问的负载情况进行实地调查，发现其主要的负荷是单{8380V电焊 机负荷，该负荷的特点是负荷变化快，工作时其功率因数很低，无功需求很大，同时会在系统中产生大量的谐 波电流，综合该负荷的工作特点，武新电气决定采用TSC+APF并联的混合型无功补偿及谐波治理装置。 该装置中TSC和APF都并联在电网中，其系统结构图如图1所示。在这种结构中，TSC的主要作用是补偿 电网中的无功功率，它是由控制器、触发单元、晶闸管、电抗器、电容器等部件组成。控制器以美国TI公司生 产的数字信号处理器DSP为核心，采用交流采样，是集数据采集、通讯电网参数分析等功能一体的新一代无功 补偿控制器。控制器分别实时检测三相系统各相的无功功率需求情猾及其他电能质量参数，与预先设定的给定 值进行比较，动态控制投切不同组数的电容器，以保证功率因数实时满足设定要求。整个测量执行过程在一个 周波内完成(时间20ms)，触发单元确保晶闸管投切电容无冲击、无涌流、无过渡过程。而APF的主要作用 是滤除系统中的谐波，它主要由主电路和控制器构成。其中主电路包括逆变电路(通用IGBT+电解电容+智 302 能驱动板+风扇+散热器)、{压自流传感g和滤波电譬几部分，■控制器包括硬件和软件M部分。控制* 罘集逆变自源直流母线自压、系统线龟压、负载电流以及蓑i输出电流，同时还^有7路D／A输Ⅲ{4路电流指 奇，3路电Ⅱ指令)Ⅸ及2踣PWM信号．报警信号，用于显i屏的串行输出等。控制器软件迂具有直流自Ⅱ过 电Ⅱ保护．装i输出电流过电流保护，IGBT故障保护，过捕保护等多种保护功麓。电流控制板由电流月Ⅱ， SPWM发±器构成。硬件保护有直流电压过电E保护，最大输出电流限制功能和IGBT故障保护功能。显}屏 数，在线显i包括负载电流j前各攻±要谐波率、基波功率目数、系统电嗣电压、频率、装i《行状态．报警 壮杏等参数。需要*定∞n个参数包括补偿牢、补偿方式、补偿谐波次数等参数。控制器本身证具有抗EMI白勺 措掩。 目1#ga☆■￡口《Ⅱ**☆4#I§镕g#目 3装置效果 技术