基于can总线的带有开关管的无功补偿装置及控制方法
【专利摘要】一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置及其控制方法，包括一个以上的电气控制箱，每一个电气控制箱都包括有交流母线，所述的交流母线依次穿过电气控制箱外部的第一电流互感器和第二电流互感器后同无功负载相电连接，所述的交流母线还同该电气控制箱内部的进线接触器的一头相电连接，进线接触器的另一头的导体穿过该电气控制箱内部的第三电流互感器后同该电气控制箱内部的并网滤波器的输入端相电连接，并网滤波器的输出端同该电气控制箱内部的IGBT开关管组相电连接，并结合其控制方法可有效避免现有技术中的电流信号产生衰减导致采样信号不准确、补偿效果差以及无法达到国家电网对功率因数的要求的缺陷。
【专利说明】基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无功补偿【技术领域】，具体涉及一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着国家电网对电能质量要求的不断提高，国家电网正在逐步加大对于功率因数不符合标准的企业的处罚力度。因此常规的无功补偿装置采用CT串联，PT并联方式，在每个补偿装置里计算负载的无功功率，多个CT串联后，电流信号产生衰减，导致采样信号不准确，补偿效果差，无法达到国家电网对功率因数的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的提供一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置及其控制方法，包括一个以上的电气控制箱，每一个电气控制箱都包括有交流母线，所述的交流母线依次穿过电气控制箱外部的第一电流互感器和第二电流互感器后同无功负载相电连接，所述的交流母线还同该电气控制箱内部的进线接触器的一头相电连接，进线接触器的另一头的导体穿过该电气控制箱内部的第三电流互感器后同该电气控制箱内部的并网滤波器的输入端相电连接，并网滤波器的输出端同该电气控制箱内部的IGBT开关管组相电连接，IGBT开关管组中的IGBT开关管的门端同安装在该电气控制箱内部的带有PWM 口、数字信号弓I脚和模拟信号引脚的DSP控制芯片的PWM 口相连接，进线接触器同DSP控制芯片的数字信号引脚相连接，同IGBT开关管组中的IGBT开关管相并联的为电容，电容上设置有电压传感器，电压传感器同DSP控制芯片相连接，DSP控制芯片的模拟信号引脚同该电气控制箱内部的采样电路相连接，所述的采样电路还同交流母线相连接的导线相连接，所述的采样电路同交流母线相连接的部位设置有电压互感器，所述的主控制器与第一电流互感器和第二电流互感器相连，主控制器通过CAN总线与每个电气控制箱相连接，所述的主控制器位于电气控制箱外，所述的DSP控制芯片和主控制器分别为无功补偿二级模块和无功补偿一级模块。并结合其控制方法可有效避免现有技术中的电流信号产生衰减导致采样信号不准确、补偿效果差以及无法达到国家电网对功率因数的要求的缺陷。
[0004]为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置及其控制方法的解决方案，具体如下:
一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，包括一个以上的电气控制箱101，每一个电气控制箱都包括有交流母线1，所述的交流母线I依次穿过电气控制箱101外部的第一电流互感器CTl和第二电流互感器CT2后同无功负载2相电连接，所述的交流母线I还同该电气控制箱101内部的进线接触器3的一头相电连接，进线接触器3的另一头的导体穿过该电气控制箱101内部的第三电流互感器CT3后同该电气控制箱101内部的并网滤波器4的输入端相电连接，并网滤波器4的输出端同该电气控制箱101内部的IGBT开关管组5相电连接，IGBT开关管组5中的IGBT开关管的门端同安装在该电气控制箱101内部且带有PWM 口、数字信号引脚和模拟信号引脚的DSP控制芯片7的PWM 口相连接，进线接触器3同DSP控制芯片7的数字信号引脚相连接，同IGBT开关管组5中的IGBT开关管相并联的为电容10，电容10上设置有电压传感器PT2，电压传感器PT2同DSP控制芯片7相连接，DSP控制芯片7的模拟信号引脚同该电气控制箱101内部的采样电路6相连接，所述的采样电路6还经过同交流母线I相连接的导线相连接，所述的采样电路6同交流母线I相连接的部位设置有电压互感器PT1，主控制器通过CAN总线与每个电气控制箱相连接，主控制器通过CAN总线与每个电气控制箱相连接，所述的主控制器8位于电气控制箱101外，所述的DSP控制芯片7和主控制器8分别为无功补偿二级模块和无功补偿一级模块。
[0005]所述的交流母线I的供电电压为380V。
[0006]所述的DSP控制芯片7还同上位机9相连接。
[0007]所述的基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置的控制方法，步骤如下:
步骤1:首先启动基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，DSP控制芯片7的数字信号引脚发出信号将进线接触器3闭合，另外通过第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3分别采集交流母线I的电网输出电流信号、交流母线I的负载电流信号以及补偿电流信号，同时电压传感器PT2和电压互感器PTl分别采集电容10的电压信号和交流母线I的电压信号；
步骤2:采集来的交流母线I的电网输出电流信号和交流母线I的负载电流信号被实时传送到主控制器8中，而采集来的补偿电流信号、电容10的电压信号和交流母线I的电压信号被实时传递到各自对应的电气控制箱101内的采样电路6中，采样电路6把采集来的补偿电流信号、电容10的电压信号和交流母线I的电压信号送入DSP控制芯片7中；步骤3:所述的主控制器8和DSP控制芯片7根据接收到的交流母线I的电压信号进行锁相处理得到交流母线I的电压相位，同时所述的主控制器8根据接收到的交流母线I的电网输出电流信号和交流母线I的负载电流信号结合ip-1q无功电流检测算法导出无功电流值；
步骤4:然后无功补充一级模块把无功电流值通过CAN总线把无功电流值传送到每个电气控制箱101内的DSP控制芯片7中，所述的DSP控制芯片7根据接收到的无功电流值的大小控制IGBT开关管组5中的IGBT开关管的开关状态，利用电容10中形成的电压驱动并网滤波器4来形成能够抵消掉无功电流值的电流，以此来实现对母线电流的无功补偿。
[0008]由这些技术特征，本发明的电压互感器PTl设置的位置能够减小从其他地方采样交流母线的电压衰减，而CAN总线只需要引出两根线就能将所有的电气控制箱101内的节点给连接起来，这样结合着其控制方法能够防止通信传输的衰减以及结构简单，实现容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，包括一个以上的电气控制箱101，每一个电气控制箱都包括有交流母线1，所述的交流母线I依次穿过电气控制箱101外部的第一电流互感器CTl和第二电流互感器CT2后同无功负载2相电连接，所述的交流母线I还同该电气控制箱101内部的进线接触器3的一头相电连接，进线接触器3的另一头的导体穿过该电气控制箱101内部的第三电流互感器CT3后同该电气控制箱101内部的并网滤波器4的输入端相电连接，并网滤波器4的输出端同该电气控制箱101内部的IGBT开关管组5相电连接，IGBT开关管组5中的IGBT开关管的门端同安装在该电气控制箱101内部且带有PWM 口、数字信号引脚和模拟信号引脚的DSP控制芯片7的PWM 口相连接，进线接触器3同DSP控制芯片7的数字信号引脚相连接，同IGBT开关管组5中的IGBT开关管相并联的为电容10，电容10上设置有电压传感器PT2，电压传感器PT2同DSP控制芯片7相连接，DSP控制芯片7的模拟信号引脚同该电气控制箱101内部的采样电路6相连接，所述的采样电路6还经过同交流母线I相连接的导线相连接，所述的采样电路6同交流母线I相连接的部位设置有电压互感器PT1，电压互感器PTl设置的位置能够减小从其他地方采样交流母线的电压衰减，所述的主控制器与第一电流互感器和第二电流互感器相连，主控制器通过CAN总线与每个电气控制箱相连接，CAN总线只需要引出两根线就能将所有的电气控制箱101内的节点给连接起来，这样能够防止通信传输的衰减以及结构简单，所述的主控制器8位于电气控制箱101外，所述的DSP控制芯片7和主控制器8内分别设置有无功补偿二级模块和无功补偿一级模块。所述的交流母线I的供电电压为380V。所述的DSP控制芯片7还同上位机9相连接。
[0011]所述的基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置的控制方法，步骤如下:
步骤1:首先启动基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，DSP控制芯片7的数字信号引脚发出信号将进线接触器3闭合，另外通过第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3分别采集交流母线I的电网输出电流信号、交流母线I的负载电流信号以及补偿电流信号，同时电压传感器PT2和电压互感器PTl分别采集电容10的电压信号和交流母线I的电压信号；
步骤2:采集来的交流母线I的电网输出电流信号和交流母线I的负载电流信号被实时传送到主控制器8中，而采集来的补偿电流信号、电容10的电压信号和交流母线I的电压信号被实时传递到各自对应的电气控制箱101内的采样电路6中，采样电路6把采集来的补偿电流信号、电容10的电压信号和交流母线I的电压信号送入DSP控制芯片7中；
步骤3:所述的主控制器8和DSP控制芯片7中根据接收到的交流母线I的电压信号进行锁相处理得到交流母线I的电压相位，同时所述的主控制器8中根据接收到的交流母线I的电网输出电流信号和交流母线I的负载电流信号结合ip-1q无功电流检测算法导出无功电流值；
步骤4:然后无功补充一级模块把无功电流值通过CAN总线把无功电流值传送到每个电气控制箱101内的DSP控制芯片7中，所述的DSP控制芯片7根据接收到的无功电流值的大小控制IGBT开关管组5中的IGBT开关管的开关状态，利用电容10中形成的电压驱动并网滤波器4来形成能够抵消掉无功电流值的电流，以此来实现对母线电流的无功补偿。
[0012]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，其特征在于包括一个以上的电气控制箱，每一个电气控制箱都包括有交流母线，所述的交流母线依次穿过电气控制箱外部的第一电流互感器和第二电流互感器后同无功负载相电连接，所述的交流母线还同该电气控制箱内部的进线接触器的一头相电连接，进线接触器的另一头的导体穿过该电气控制箱内部的第三电流互感器后同该电气控制箱内部的并网滤波器的输入端相电连接，并网滤波器的输出端同该电气控制箱内部的IGBT开关管组电连接，IGBT开关管组中的IGBT开关管的门端同安装在该电气控制箱内部且带有PWM 口、数字信号引脚和模拟信号引脚的DSP控制芯片的PWM 口相连接，进线接触器同DSP控制芯片的数字信号引脚相连接，同IGBT开关管组中的IGBT开关管相并联的为电容，电容上设置有电压传感器，电压传感器同DSP控制芯片相连接，DSP控制芯片的模拟信号引脚同该电气控制箱内部的采样电路相连接，所述的采样电路还经过同交流母线相连接的导线相连接，所述的采样电路同交流母线相连接的部位设置有电压互感器，所述的主控制器同DSP控制芯片、第一电流互感器和第二电流互感器通过CAN总线相连接，所述的主控制器位于电气控制箱外，所述的DSP控制芯片和主控制器内分别设置有无功补偿二级模块和无功补充一级模块。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，其特征在于所述的交流母线的供电电压为380V。
3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，其特征在于所述的DSP控制芯片还同上位机相连接。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置的控制方法，其特征在于，步骤如下: 步骤1:首先启动基于CAN总线的带有开关管的无功补偿装置，DSP控制芯片的数字信号引脚发出信号将进线接触器闭合，另外通过第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器分别采集交流母线的电网输出电流信号、交流母线的负载电流信号以及补偿电流信号，同时电压传感器和电压互感器分别采集电容的电压信号和交流母线的电压信号； 步骤2:采集来的交流母线的电网输出电流信号和交流母线的负载电流信号被实时传送到主控制器中，而采集来的补偿电流信号、电容的电压信号和交流母线的电压信号被实时传递到各自对应的电气控制箱内的采样电路中，采样电路把采集来的补偿电流信号、电容的电压信号和交流母线的电压信号送入DSP控制芯片中； 步骤3:所述的DSP控制芯片根据接收到的交流母线的电压信号进行锁相处理得到交流母线的电压相位，同时所述的主控制器根据接收到的交流母线的电网输出电流信号和交流母线的负载电流信号结合ip-1q无功电流检测算法导出无功电流值； 步骤4:然后无功补充一级模块把无功电流值通过CAN总线把无功电流值传送到每个电气控制箱内的DSP控制芯片中，所述的DSP控制芯片根据接收到的无功电流值的大小控制IGBT开关管组中的IGBT开关管的开关状态，利用电容中形成的电压驱动并网滤波器来形成能够抵消掉无功电流值的电流，以此来实现对母线电流的无功补偿。
【文档编号】H02J3/18GK104253440SQ201410304094
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】万里强, 李刚, 仇志凌, 张东, 芮国强, 温小林, 张明 申请人:南京亚派科技实业有限公司