具有无源滤波功能的无功补偿装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有无源滤波功能的无功补偿装置，用于电网母线，无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一无功补偿单元以及一无源滤波单元，信号采集装置用于采集信号并将所述信号发送至所述控制器；无功补偿单元包括第一电感单元、第一移动单元以及第一电容装置，第一电感单元包括第一线圈以及第一铁芯；无源滤波单元包括第二电感单元、第二移动单元以及第二电容装置，第二电感单元包括第二线圈以及第二铁芯；所述控制器用于控制所述第一移动单元调节所述第一铁芯在所述第一线圈内的长度并控制所述第二移动单元调节所述第二铁芯在所述第二线圈内的长度。本实用新型可以同时进行无功补偿和谐波治理。减少现场安装空间和调试时间。
【专利说明】具有无源滤波功能的无功补偿装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具有无源滤波功能的无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]由于电力电子技术的飞速发展，节能灯、电脑、变频调速装置、整流设备和UPS(不间断电源)等电器特性非线性的电力用户日趋广泛，给电网带来越来越严重的谐波干扰，从而影响电能质量下降。感性负载大量增加使用户的功率因数也日趋下降，因而用户端谐波滤波器及无功补偿装置被愈来愈广泛的使用。
[0003]如只进行无功补偿，由于许多电力用户存在较大的谐波干扰，无功补偿装置就无法正常工作:电流超标、产生振动和噪音。因而在一些电力现场配置无功补偿装置与滤波器，以解决谐波干扰。
[0004]但是，现在通用的无功补偿装置所配置的电抗器为5%、6%、7%或者12%、14%的，即是固定的，在使用现场是不能改的。而且，现有的无功补偿装置不具有滤波功能，滤波器与无功补偿装置需要分别安装，安装以及设备的成本较高。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中无功补偿装置所提供的无功补偿量固定，无法适应现场电网情况，且无功补偿无法提供滤波功能的缺陷，提供一种能够适应电网，自动调节电感参数且具有无源滤波功能的无功补偿装置。
[0006]本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题:一种具有无源滤波功能的无功补偿装置，用于电网母线，其特点在于，所述无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一无功补偿单元以及一无源滤波单元，
[0007]所述信号采集装置用于采集所述电网母线的信号并将所述信号发送至所述控制器；
[0008]所述无功补偿单元包括一第一电感单元、一第一移动单元以及一第一电容装置，所述第一电感单元包括一第一线圈以及一用于在所述第一线圈内沿第一线圈的轴线运动的第一铁芯；
[0009]所述无源滤波单元包括一第二电感单元、一第二移动单元以及一第二电容装置，所述第二电感单元包括一第二线圈以及一用于在所述第二线圈内沿第二线圈的轴线运动的第二铁芯；
[0010]所述控制器用于控制所述第一移动单元调节所述第一铁芯在所述第一线圈内的长度并控制所述第二移动单元调节所述第二铁芯在所述第二线圈内的长度。
[0011]通过对电网母线的数据采集，可以是采集电压信号以及流经无功补偿单元电流信号，实现无功补偿单元提供的无功补偿量以及无源滤波单元实时调节。无功补偿单元以及无源滤波单元的电感参数、能够提供的无功补偿量不再是固定不变的，能够有效地适应现场的安装环境。
[0012]通过对电网母线的信号采集，利用现有的计算方法和计算芯片就能够分析采集到的信号并由此确定功率因数和谐波信息，进而得出，无功补偿单元需要提供多少的补偿量才能满足需求，无源滤波的电感参数需要调节到多少才能够满足谐振频率的要求。上述的计算均利用现有技术，计算以及对参数的确定并不在本实用新型的保护范围之内。
[0013]本申请的无功补偿装置不仅能够实现无功补偿，而且具有无源滤波功能，可同时进行无功补偿和谐波治理。减少了现场安装空间和调试时间。无功补偿和谐波治理可以各事其责，互不干扰各自独立。各有自身的保护电路。
[0014]较佳地，所述第二电容装置与所述第二电感单元串联，所述无源滤波单元并联于所述无功补偿单元，无源滤波单元的输出端通过一熔断器与所述电网母线连接。
[0015]较佳地，所述第一电容装置提供的电容量比所述第二电容装置提供的电容量大至少一个数量级。
[0016]对数量级的限定实际上是对电容装置自身结构的限定，也就是说在结构上做出改变，电容装置能够提供的电容量才能够改变。数量级指一系列10的幂，即相邻两个数量级之间的比为10。通过上述电容量的设置使得无源滤波单元对无功补偿单元不产生影响。
[0017]较佳地，所述第一电容装置包括若干相互并联的电容单元，所述控制器控制所述第一电容装置导通所述电容单元。
[0018]所述并联是指电容单元构成回路时，电容单元相互并联。每一电容单元可以串联一开关，所述控制器通过控制开关来控制所述电容器的导通。通过导通选择后的编号所对应的电容单元，也确认了需要导通的电容单元的数量。
[0019]较佳地，所述第一电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.03Q?0.2Q，其中C1为所述第一电容装置的电容量的数值，所述第二电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.02C2?0.2C2，其中C2为所述第二电容装置的电容量的数值。
[0020]通过对上述电感量及电容量的设置，可滤除、避开大部分情况下的谐波干扰。
[0021]较佳地所述第一铁芯与所述第二铁芯均为微晶合金铁芯。
[0022]微晶合金是一种金属晶粒细化至微米级的铸造合金材料，具有这种超微晶粒的合金可以表现出比其他同类合金更加优异的综合机械性能和力学性能、超强的性能稳定性和尺寸稳定性、极好的减摩性和良好的耐磨性。利用微晶合金铁芯能够提高本申请的无功补偿装置的性能。
[0023]较佳地，，所述第一移动单元和所述第二移动单元均包括一同步电机、一齿轮以及一与所述齿轮啮合的齿条，所述齿轮设于所述同步电机的转子上，所述齿条与铁芯连接，所述控制器用于控制第一移动单元的同步电机旋转以调节第一铁芯在所述第一线圈内的长度，并控制第二移动单元的同步电机旋转以调节第二铁芯在所述第二线圈内的长度。
[0024]所述齿条与铁芯连接，是指第一移动单元中的齿条与第一铁芯连接、第二移动单元中的齿条与第二铁芯连接。齿条的轴线(中心线)与铁芯的轴线可以在同一直线上，所述直线也是线圈的轴线。利用所述齿轮和所述齿条的配合，将同步电机的旋转运动转化成在所述直线上的直线运动。通过对电机的控制完成铁芯在线圈内长度的控制，以调节所述电感参数。
[0025]较佳地，所述无功补偿装置还包括一显示单元，所述显示单元用于显示所述无功补偿单元和/或所述无源滤波单元的工作信息。
[0026]所述显示单元显示多种实时信息，方便操作人员掌握现场情况。为所述无功补偿装置的安装、工作提供方便。
[0027]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
[0028]本实用新型的积极进步效果在于:既可进行无功补偿又可进行谐波治理。无功补偿装置可调节电感值使无功补偿电路避开电网的主要谐波频率。无源滤波单元可调节电感值使其谐振频率与电网的主要谐波频率相近，以使电网的主要谐波经无源滤波单元的电感及电容流向大地，从而对电网的谐波进行治理。现场只需安装“具有无源滤波功能的无功补偿装置”柜就可同时进行无功补偿和谐波治理。减少了现场安装空间和调试时间。无功补偿和谐波治理可以各事其责，互不干扰各自独立。各有自身的保护电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型实施例的无功补偿装置的结构示意图。
[0030]图2为本实用新型实施例的第一移动单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0032]实施例
[0033]参见图1、图2，本实施例提供一种具有无源滤波功能的无功补偿装置，用于电网母线I，所述无功补偿装置包括一信号采集装置11、一控制器12、一显示单元15、一无功补偿单元以及一无源滤波单元。
[0034]所述信号采集装置用于采集所述电网母线I的信号并将所述信号发送至所述控制器，所述信号包括电网母线I的电压信号及经过所述无功补偿装置的电流信号。
[0035]所述无功补偿单元包括一第一电感单元13、一第一移动单元14以及一第一电容装置16，所述第一电感单元包括一第一线圈131以及一用于在所述第一线圈131内沿第一线圈131的轴线运动的第一铁芯132。
[0036]所述第一电容装置包括若干相互并联的电容单元，所述控制器导通筛选出的编号所对应的电容单元。
[0037]所述第一电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.03Q?0.2Q，其中C1为所述第一电容装置的电容量的数值。0.03Q?0.2Q是第一电感单元的电感量的调节范围。
[0038]所述无源滤波单元包括一第二电感单元17、一第二移动单元以及一第二电容装置18，所述第二电感单元17包括一第二线圈以及一用于在所述第二线圈内沿第二线圈的轴线运动的第二铁芯。
[0039]所述第二电容装置18与所述第二电感单元17串联，所述无源滤波单元并联于所述无功补偿单元，无源滤波单元的输出端通过一熔断器19与所述电网母线连接。
[0040]所述第二电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.02C2?0.2C2，其中C2为所述第二电容装置18的电容量的数值。0.02C2?0.2C2是第二电感单元的电感量的调节范围。
[0041]其中，所述第一电容装置提供的电容量比所述第二电容装置提供的电容量大10倍以上。
[0042]所述第一移动单元14和所述第二移动单元均包括一同步电机141、一齿轮142以及一与所述齿轮啮合的齿条143，所述齿轮设于所述同步电机的转子144上，所述齿条143与铁芯连接。图2表示的是第一移动单元14的结构示意图，本实施例中第二移动单元的结构与第一移动单兀相同。
[0043]所述控制器还用于控制第一移动单元的同步电机旋转以调节第一铁芯132在所述第一线圈内的长度，并控制第二移动单元的同步电机旋转以调节第二铁芯在所述第二线圈内的长度。
[0044]所述显示单元用于显示所述无功补偿单元和/或所述无源滤波单元的工作信息。
[0045]所述工作信息包括无功补偿单元当前提供的无功补偿量、无源滤波单元工作的谐波频率、所述电网母线的功率因数、所述电网母线的谐波信息、电感单元的电感参数、第一电容装置的电容参数或第一电容装置的处于工作的电容单元的数量。
[0046]本实施例无功补偿装置的工作过程为:
[0047]无功补偿装置接入电网母线，信号采集装置11通过电压互感器111和电流互感器112采集电网母线的流经无功补偿单元的电流和电网电压信号。并将所述电流信号和电压信号传输至所述控制器。
[0048]所述控制器对同步电机的旋转进行控制，同步电机的旋转通过齿轮和齿条转化成所述微晶合金铁芯的直线运动，从而调节微晶合金铁芯在线圈中的长度。本实施例中，通过对功率因数和谐波信息的计算，需要无功补偿单元的铁芯处于线圈内的长度为15_，所述长度下第一电感单元13的电感参数才能够满足当前电网的需求，而当前第一铁芯处于线圈的长度为5mm,则控制器控制铁芯已进入第一线圈的方向,移动10mm。而所述同步电机每旋转一圈铁芯移动1_，因此为了使所述第一铁芯沿进入第一线圈的方向移动10_，所述控制器控制所述同步电机旋转10圈。而对于无源滤波单元中的铁芯的控制方式同无功补偿单元。
[0049]所述控制器控制所述第一电容装置导通所述电容单元的数量。本实施例中，需要并联的3个电容单元提供的电容参数才能够满足当前电网的需求，而当前只有编号为01的电容单元导通，则控制器控制编号02、03的电容单元的开关导通。
[0050]本实施例的具有无源滤波功能的无功补偿装置既可进行无功补偿又可进行谐波治理。无功补偿装置可调节电感值使无功补偿电路避开电网的主要谐波频率。无源滤波单元可调节电感值使其谐振频率与电网的主要谐波频率相近，以使电网的主要谐波经无源滤波单元的电感及电容流向大地，从而对电网的谐波进行治理。现场只需安装“具有无源滤波功能的无功补偿装置”柜就可同时进行无功补偿和谐波治理。减少了现场安装空间和调试时间。无功补偿和谐波治理可以各事其责，互不干扰各自独立。各有自身的保护电路。
[0051]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有无源滤波功能的无功补偿装置，用于电网母线，其特征在于，所述无功补偿装置包括一信号采集装置、一控制器、一无功补偿单元以及一无源滤波单元， 所述信号采集装置用于采集所述电网母线的信号并将所述信号发送至所述控制器； 所述无功补偿单元包括一第一电感单元、一第一移动单元以及一第一电容装置，所述第一电感单元包括一第一线圈以及一用于在所述第一线圈内沿第一线圈的轴线运动的第一铁芯； 所述无源滤波单元包括一第二电感单元、一第二移动单元以及一第二电容装置，所述第二电感单元包括一第二线圈以及一用于在所述第二线圈内沿第二线圈的轴线运动的第_■铁芯; 所述控制器用于控制所述第一移动单元调节所述第一铁芯在所述第一线圈内的长度并控制所述第二移动单元调节所述第二铁芯在所述第二线圈内的长度。
2.如权利要求1所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第二电容装置与所述第二电感单元串联，所述无源滤波单元并联于所述无功补偿单元，无源滤波单元的输出端通过一熔断器与所述电网母线连接。
3.如权利要求2所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第一电容装置提供的电容量比所述第二电容装置提供的电容量大至少一个数量级。
4.如权利要求3所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第一电容装置包括若干相互并联的电容单元，所述控制器控制所述第一电容装置导通所述电容单J Li ο
5.如权利要求3所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第一电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.0SC1?0.2Ci，其中C1为所述第一电容装置的电容量的数值，所述第二电感单元的电感量的数值的变化范围等于0.02C2?0.2C2，其中C2为所述第二电容装置的电容量的数值。
6.如权利要求1所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第一铁芯与所述第二铁芯均为微晶合金铁芯。
7.如权利要求1所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述第一移动单元和所述第二移动单元均包括一同步电机、一齿轮以及一与所述齿轮啮合的齿条，所述齿轮设于所述同步电机的转子上，所述齿条与铁芯连接，所述控制器用于控制第一移动单元的同步电机旋转以调节第一铁芯在所述第一线圈内的长度，并控制第二移动单元的同步电机旋转以调节第二铁芯在所述第二线圈内的长度。
8.如权利要求1所述的具有无源滤波功能的无功补偿装置，其特征在于，所述无功补偿装置还包括一显示单元，所述显示单元用于显示所述无功补偿单元和/或所述无源滤波单元的工作信息。
【文档编号】H02J3/01GK204118752SQ201420587163
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】曹可 申请人:上海致维自动化控制有限公司