專利名稱：用于補(bǔ)償工業(yè)負(fù)載無(wú)功功率消耗的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償從三相交流電網(wǎng)供電的工業(yè)負(fù)載，優(yōu)選地是電弧爐或軋制金屬材料的工廠，消耗的無(wú)功功率的方法，其中用于可控?zé)o功功率消耗的第一補(bǔ)償裝置，包括用于該交流電網(wǎng)中每一相的晶閘管控制的電抗，以及用于產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償設(shè)備都連接到該交流電網(wǎng)，與負(fù)載及執(zhí)行該方法的裝置并聯(lián)。
該裝置包括用于確定負(fù)載瞬時(shí)無(wú)功功率消耗，及根據(jù)該負(fù)載瞬時(shí)無(wú)功功率消耗形成用于晶閘管控制電抗的控制命令并提供該控制命令到晶閘管的控制裝置。
背景技術(shù)：
連接到交流電網(wǎng)的工業(yè)負(fù)載，尤其是電弧爐，以及例如軋鋼機(jī)，最重要的是由于工作中變化很大的無(wú)功功率消耗影響著交流電網(wǎng)的電壓。尤其是在電力照明由該交流電網(wǎng)供電的情況下，當(dāng)功率消耗的變化位于典型的0-20Hz頻率間隔內(nèi)時(shí)，相應(yīng)的電壓變化，即所謂的閃爍，是可見的而且會(huì)對(duì)人眼造成干擾。
關(guān)于上述類型的工業(yè)負(fù)載，公知得是將它與交流電網(wǎng)、用于補(bǔ)償該負(fù)載無(wú)功功率消耗的靜態(tài)補(bǔ)償器并聯(lián)，即旁路。這些補(bǔ)償器的一種類型通常包括用于產(chǎn)生無(wú)功功率的裝置及在本領(lǐng)域通稱為晶閘管控制電抗(TCR)的用于可控?zé)o功功率消耗的裝置。用于產(chǎn)生無(wú)功功率的裝置通常包括一個(gè)或多個(gè)相互并聯(lián)的濾波器，每一個(gè)濾波器基本上都包括一個(gè)同容性元件串聯(lián)的電感元件。濾波器被調(diào)諧到交流電網(wǎng)額定頻率的選定倍數(shù)，例如調(diào)整到三次、四次和五次諧波，有時(shí)甚至調(diào)諧到二次和七次諧波。用于可控?zé)o功功率消耗的裝置包括一個(gè)電感元件、一個(gè)同可控半導(dǎo)體閥串聯(lián)的電抗。該可控半導(dǎo)體電子管包括兩個(gè)反并聯(lián)的可控半導(dǎo)體，通常是晶閘管。通過對(duì)半導(dǎo)體的相角控制，即，通過控制它們相對(duì)于交流電網(wǎng)電壓相位的導(dǎo)通角，裝置的電納，及由此其無(wú)功功率消耗就可以得到控制。
關(guān)于對(duì)晶閘管控制電抗的總體描述，參考Stockholm，1990年6月Ake Ekstrom所寫的High Power Electronics HVDC and SVC，尤其是參考1-32頁(yè)到1-33頁(yè)和10-8頁(yè)到10-12頁(yè)。
補(bǔ)償器產(chǎn)生無(wú)功功率，該無(wú)功功率等于用于產(chǎn)生無(wú)功功率的裝置產(chǎn)生、由晶閘管控制的電抗中的消耗而減少的無(wú)功功率。通過確定負(fù)載的瞬時(shí)無(wú)功功率消耗，然后將晶閘管控制的電抗的功率消耗控制在一個(gè)加上負(fù)載消耗后與由產(chǎn)生無(wú)功功率的裝置產(chǎn)生的無(wú)功功率相對(duì)應(yīng)的值，則負(fù)載與交流電網(wǎng)的無(wú)功功率交換為零。
歐洲專利說明書EP 0 260 504描述了一種用于補(bǔ)償無(wú)功功率的電路，包括上述類型的一個(gè)補(bǔ)償器和負(fù)載。此外，這種電路還包括一個(gè)自換向變換器，根據(jù)在控制部件中產(chǎn)生的控制信號(hào)被脈寬調(diào)制控制，并同負(fù)載和晶閘管控制電抗并聯(lián)，連接到交流電網(wǎng)。該變換器向交流電網(wǎng)提供用于補(bǔ)償由負(fù)載和晶閘管控制電抗消耗/產(chǎn)生的有功和無(wú)功功率的無(wú)功電流。在正交兩相系統(tǒng)中，根據(jù)檢測(cè)到的三相電流和三相電壓，控制部件計(jì)算由負(fù)載和晶閘管控制電抗一起消耗/產(chǎn)生的有功和無(wú)功功率瞬時(shí)值。
在上述專利說明書中，說明交流電網(wǎng)中的電壓變化基本上是由負(fù)載無(wú)功功率消耗中的變化確定的，而有功功率消耗對(duì)電壓的影響可以忽略。因此，對(duì)變換器的控制信號(hào)只根據(jù)負(fù)載無(wú)功功率消耗中的變化形成。
在專利說明書EP 0 260 504中所使用的用于確定正交兩相系統(tǒng)中負(fù)載瞬時(shí)有功和無(wú)功功率的方法對(duì)于控制晶閘管控制電抗也是適用的。但是，事實(shí)證明，利用上述專利說明書中所述的方法形成控制信號(hào)，要滿足越來(lái)越嚴(yán)格的關(guān)于允許交流電網(wǎng)操作人員施加干擾的要求是很難的，而且在某些情況下是不可能的。
歐洲專利說明書EP 0 847 612描述了一種用于上述類型工業(yè)負(fù)載中無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)难b置。該裝置包括用于可控?zé)o功功率消耗的晶閘管控制電抗形式的第一補(bǔ)償裝置，及利用電容性元件產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償裝置。在正交兩相系統(tǒng)中，控制部件利用檢測(cè)到的三相電流和三相電壓計(jì)算負(fù)載無(wú)功和有功功率消耗的瞬時(shí)值。該控制部件包括一個(gè)在對(duì)閃爍有關(guān)的頻率范圍內(nèi)具有相位超前特征的信號(hào)處理部件，將一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述有功功率消耗的信號(hào)提供給該信號(hào)處理部件。用于第一補(bǔ)償裝置的控制命令是根據(jù)負(fù)載的無(wú)功功率消耗及來(lái)自信號(hào)處理部件的輸出信號(hào)形成的。
考慮到費(fèi)用，除其它特征外，期望能夠?qū)⒕чl管控制電抗用于補(bǔ)償在說明書介紹部分所提到的應(yīng)用中的無(wú)功功率消耗，但是公認(rèn)為還需要進(jìn)一步提高它們對(duì)負(fù)載功率消耗中的變化進(jìn)行快速補(bǔ)償?shù)哪芰Α?br> 發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種在說明書介紹部分中描述的類型的方法，通過這種方法所謂閃爍的減少得到改善，還提供一種執(zhí)行這種方法的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的對(duì)交流電網(wǎng)每一相，檢測(cè)表示用于相應(yīng)相的晶閘管控制電抗兩端的電壓的電壓瞬時(shí)幅值；從所述幅值形成電壓平均值；對(duì)于交流電網(wǎng)每一相，形成作為所述電壓平均值和所述各瞬時(shí)幅值之間差值的幅值偏差；及根據(jù)對(duì)應(yīng)晶閘管控制電抗的幅值偏差為各晶閘管控制電抗形成單獨(dú)的控制命令。
從以下描述和權(quán)利要求，本發(fā)明有利的更多進(jìn)步將變得清晰。
利用本發(fā)明，除其它方面外，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)獲得以下優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了獲得對(duì)無(wú)功功率消耗的測(cè)量，需要將在兩個(gè)獨(dú)立測(cè)量時(shí)刻獲得的檢測(cè)到的電流和電壓測(cè)量值提供給控制裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過同樣根據(jù)上述電壓中的幅值偏差來(lái)形成控制命令，可以獲得對(duì)晶閘管控制電抗電納的影響，而無(wú)需以先前已知的方式等待確定電壓變化對(duì)無(wú)功功率消耗的影響。此外，功率消耗的變化呈現(xiàn)顯著的相位不平衡是所述類型工業(yè)負(fù)載，尤其在電弧爐情況下，的特征。因此，還是根據(jù)本發(fā)明，通過為每個(gè)晶閘管控制電抗形成屬于相應(yīng)相的單獨(dú)控制命令，對(duì)交流電網(wǎng)的影響可以進(jìn)一步減小。
附圖簡(jiǎn)述通過參考相應(yīng)附圖對(duì)實(shí)施例的描述，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加具體的描述，其中附

圖1A示意性地示出了帶工業(yè)負(fù)載的交流電網(wǎng)的單線圖，及根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的用于補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功功率消耗的一部分控制裝置的方框圖形式，附圖1B示意性地示出了帶工業(yè)負(fù)載的交流電網(wǎng)的單線圖，及根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的用于補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功功率消耗的一部分控制裝置的方框圖形式，圖2示出了根據(jù)圖1A和1B的控制裝置的一部分的實(shí)施例，及圖3示出了根據(jù)圖1A和1B的控制裝置的一部分中的計(jì)算部件的一種已知實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施例詳述以下描述涉及方法和裝置。裝置包括在附圖中示為方框圖的計(jì)算部件。該方框圖既可以理解為信號(hào)流程圖，也可以理解為描述用于該裝置的一部分控制裝置的方框圖。由該方框圖中所示的一個(gè)塊執(zhí)行的功能可以在適當(dāng)部件中利用模擬和/或數(shù)字技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但最好是作為微處理器中的程序來(lái)執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)圖中所示的塊在物理實(shí)施例中是指隔膜、濾波器、裝置等等時(shí)，它們應(yīng)當(dāng)理解為實(shí)現(xiàn)期望功能的裝置，尤其當(dāng)功能是作為微處理器中的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候。相應(yīng)地，就象在本申請(qǐng)中可能的一樣，術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”也可以解釋為由計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的值，而且還可以只以這種形式出現(xiàn)。由于以下提到的這些功能可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員以本身已知的方式實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)這些塊只給出了功能性描述。
為了不給本領(lǐng)域的技術(shù)人員增加對(duì)他來(lái)說是不言自明的負(fù)擔(dān)，基本上用相同的標(biāo)識(shí)表示補(bǔ)償裝置和負(fù)載中出現(xiàn)的量，對(duì)應(yīng)于上述量的提供給下述控制裝置并在其中處理的量的測(cè)量值和信號(hào)/計(jì)算值也用同樣的標(biāo)識(shí)表示。在下面的描述中，當(dāng)描述的量或描述的部件表示各相中的每一相時(shí)，量或部件由下標(biāo)xy表示，其中xy分別代表ab、bc和ca。
圖1A示出了帶母線11的三相交流電網(wǎng)1的單線圖。電弧爐形式的工業(yè)負(fù)載2通過變壓器12連接到母線11。用于可控?zé)o功功率消耗的第一補(bǔ)償裝置3和用于產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償裝置4在母線14上同電弧爐并聯(lián)。此外，通用負(fù)載13也連接到母線11，該負(fù)載可以包括例如住宅或辦公室中的照明網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)于交流電網(wǎng)三相中每一相，第一補(bǔ)償裝置包括晶閘管控制電抗，在附圖中示為電抗31，和與其串聯(lián)的包括兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管的可控半導(dǎo)體連接32。補(bǔ)償裝置的電納，及由此其無(wú)功功率的消耗都可以以一種本身已知的方式，通過晶閘管的相角控制，即通過控制它們相對(duì)于交流電網(wǎng)電壓相位的導(dǎo)通角來(lái)進(jìn)行控制。
第二補(bǔ)償裝置包括多個(gè)相互并聯(lián)的濾波器，每個(gè)都以一種本身已知的方式調(diào)諧到與交流電網(wǎng)額定頻率的某個(gè)倍數(shù)，即諧波，例如其三次、四次或五次諧波共振。為了清晰，附圖中只示出了兩個(gè)濾波器41和42，但是應(yīng)當(dāng)理解第二補(bǔ)償裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)這種類型的濾波器。每個(gè)濾波器基本上都包括同電容性元件串聯(lián)的電感元件，這個(gè)電容性元件產(chǎn)生一定的無(wú)功功率。關(guān)于無(wú)功功率，電弧爐和所述補(bǔ)償裝置以這樣一種方式來(lái)設(shè)計(jì)，即第二補(bǔ)償裝置至少在正常工作期間產(chǎn)生超過電弧爐無(wú)功功率消耗的功率，而第一補(bǔ)償裝置被控制來(lái)消耗一定的功率，該功率與同負(fù)載消耗相加對(duì)應(yīng)于第二補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的無(wú)功功率。從變壓器12看進(jìn)去，母線14上的無(wú)功功率消耗等于零。如果濾波器中產(chǎn)生的無(wú)功功率不夠，第二補(bǔ)償裝置還可以包括電容器組43。
包括在第一補(bǔ)償裝置中的晶閘管控制電抗通常是以三角形接法相互連接的。出于這個(gè)原因，在以下描述中母線14上的電壓表示為主電壓。如果將交流電網(wǎng)的三相標(biāo)識(shí)為a、b和c，則在母線14中這三相的電壓幅值，優(yōu)選地是它們的均方根值，分別標(biāo)識(shí)為Uab、Ubc和Uca。這些還表示各晶閘管控制電抗兩端的電壓的電壓利用電壓測(cè)量裝置5以某種本身已知的方式進(jìn)行檢測(cè)。流到負(fù)載2的電流分別標(biāo)識(shí)為Ia、Ib和Ic，并利用電流測(cè)量裝置6以某種本身已知的方式進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)到的電流和電壓值作為測(cè)量值提供給控制裝置7，它根據(jù)這些值形成提供給半導(dǎo)體連接32的控制命令arefxy。
如上所述，對(duì)第一補(bǔ)償裝置的控制是通過控制其電納，在此標(biāo)識(shí)為B，來(lái)執(zhí)行的。如果晶閘管的導(dǎo)通角α是相對(duì)于電抗兩端的a c電壓的過零相位定義的，則對(duì)于α＝90°獲得最大值(帶負(fù)號(hào))電納，從而獲得通過電抗的最大電流，而對(duì)于α＝180°獲得最小電納(即等于零)。這樣，最大值電納就等于B＝-1/πωL，其中L表示電抗的電感，而ω是交流電網(wǎng)的角頻率。
在電納B和導(dǎo)通角α之間，主要是以下眾所周知的關(guān)系B(α)＝-[2(π-α)+sin2α]/πωL (1)應(yīng)當(dāng)理解控制裝置7同交流電網(wǎng)中三相的每一相關(guān)聯(lián)，而且以下描述代表每一相。
以一種已知的方式，控制裝置7包括第一計(jì)算部件8、第二計(jì)算部件10、控制器15及包括求和部件91和函數(shù)形成部件92的控制部件9。
求和部件91形成第一參考值Bref1xy、第二參考值Bref2xy和第三參考值Bref3xy的電納參考Brefxy。
將電納參考Brefxy提供給函數(shù)形成部件92并根據(jù)公式(1)形成控制命令arefxy。借助于對(duì)無(wú)功功率消耗的控制命令arefxy對(duì)第一補(bǔ)償裝置進(jìn)行控制，該無(wú)功功率消耗同電弧爐的消耗一起平衡由第二補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的功率。
圖2示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例。第一補(bǔ)償裝置包括用于交流電網(wǎng)三相中每一相的晶閘管控制電抗3ab、3bc和3ca。該晶閘管控制電抗是以三角形接法進(jìn)行連接的。
為了以一種將在下面更加具體描述的方式形成控制命令arefab，控制裝置7ab同晶閘管控制電抗3ab關(guān)聯(lián)?？刂蒲b置7ab包括根據(jù)向其提供的值形成用于電納參考的參考值Bref1ab的計(jì)算部件8ab和根據(jù)該參考值形成控制命令arefab的控制部件9ab。
計(jì)算部件8ab包括平均值形成部件81、具有低通特征的濾波器部件82、差值形成部件83ab和放大部件84ab。如圖所示，濾波器部件82可以設(shè)計(jì)為例如具有簡(jiǎn)單的時(shí)間常量，一般是大約1秒。
根據(jù)本發(fā)明的這種實(shí)施例，用于電納的第一參考值Bref1ab是如下形成的。
上述負(fù)載電壓的幅值Uab、Ubc、Uca是分別利用電壓測(cè)量裝置5ab、5bc、5ca以某種已知的方式連續(xù)檢測(cè)到的。將幅值Uab、Ubc、Uca提供給平均值形成部件81，根據(jù)該幅值形成計(jì)算電壓平均值UAV，作為向其提供幅值的平均值。將部件81的輸出信號(hào)UAV提供給濾波器部件82，它形成作為輸出信號(hào)的濾波后的電壓平均值UAV′。
將濾波后的電壓平均值UAV′和幅值Uab提供給差值形成部件83ab，形成向其提供的電壓值的差值ΔUab，作為輸出信號(hào)，該差值構(gòu)成了電壓平均值和幅值之間的幅度偏差。
將該幅度偏差和放大因數(shù)K提供給放大部件84ab，作為輸出信號(hào)，它形成作為向其提供的幅度偏差值和放大因子值之乘積的第一參考值Bref1ab。
將第一參考值Bref1ab，同第二參考值Bref2ab和第三參考值Bref3ab一起，提供給包括在控制部件9ab中的求和部件91ab，作為輸出信號(hào)，求和部件91ab形成作為向其提供的參考值之和的用于晶閘管控制電抗3ab的電納參考Brefab。將該電納參考提供給包括在控制部件9ab中的函數(shù)形成部件92ab，根據(jù)該電納參考，由上面的表達(dá)式(1)形成用于晶閘管控制電抗3ab的控制命令arefab。
以一種對(duì)應(yīng)的方式，控制裝置7bc和7ca分別同晶閘管控制電抗3bc和3ca關(guān)聯(lián)。這些控制裝置同控制裝置7ab是同一類型的，因此分別包括計(jì)算部件8bc和8ca，及分別形成用于各晶閘管控制電抗3bc和3ca的控制命令arefbc和arefca的控制部件9bc和9ca。
如果對(duì)帶下標(biāo)的信號(hào)和部件，將下標(biāo)ab分別用下標(biāo)bc和下標(biāo)ca代替，那么以上關(guān)于控制裝置7ab的描述對(duì)控制裝置7bc和7ca也是有效的。但是，在本發(fā)明的這種實(shí)施例中，部分控制裝置7bc和7ca不包括對(duì)應(yīng)于上述平均值形成部件81和濾波器部件82的任何平均值形成部件或任何濾波器部件。如圖所示，來(lái)自濾波器部件82的濾波后的電壓平均值UAV′分別提供給差值形成部件83bc和83ca。
對(duì)所有三個(gè)控制裝置7ab、7bc、7ca都通用的常量K的值是根據(jù)在電網(wǎng)中負(fù)載連接點(diǎn)處交流電網(wǎng)短路功率SSC的已知數(shù)據(jù)及根據(jù)用于第一補(bǔ)償裝置的額定功率QTCR進(jìn)行選擇的?？梢燥@示出理論上K的最優(yōu)值是由關(guān)系K＝SSC/QTCR給出的；但在實(shí)際中，為了確保穩(wěn)定工作，有利地選擇一個(gè)較小的值。
在圖1B中示出的裝置只在電流測(cè)量方面區(qū)別于上述和圖1A中所示的裝置。參考圖1A描述的裝置測(cè)量由工業(yè)負(fù)載消耗的電流。圖1B所示的裝置測(cè)量由工業(yè)負(fù)載和第二補(bǔ)償裝置共同消耗的電流。
用于第一補(bǔ)償裝置電納的第二參考值Bref2xy是根據(jù)工業(yè)負(fù)載，即在本實(shí)施例中是電弧爐，的無(wú)功功率消耗以一種已知的方式形成的。如圖1所示，電流和電壓值是由電壓測(cè)量裝置5和電流測(cè)量裝置6檢測(cè)的，并提供給計(jì)算部件10。計(jì)算部件10根據(jù)檢測(cè)到的電壓和電流，以一種已知的方式，根據(jù)以下用于從其相位由a、b和c標(biāo)識(shí)的三相系統(tǒng)變換到其相位由d和q標(biāo)識(shí)的正交兩相系統(tǒng)的已知等式，形成有功和無(wú)功功率的計(jì)算值。
Ud+jUq＝U＝2/3[Ua+Ub*ej2π/3+Uc*e-j2π/3] (2)Id+jIq＝I＝2/3[Ia+Ib*ej2π/3+Ic*e-j2π/3] (3)
Q(t)＝3/2Im[U*I*]＝-3/2[Ud*Iq-Uq*Id](4)P(t)＝3/2Re[U*I*]＝3/2[Ud*Id+Uq*Iq] (5)其中I*表示電流向量I的共扼，而Re和Im分別表示復(fù)數(shù)視在功率[U*I*]的實(shí)部和虛部。
在由晶閘管控制電抗消耗的功率Q及其電納B之間，存在以下關(guān)系Qr＝-3/2*B*|U|(6)其中，|U|標(biāo)識(shí)電壓向量U＝Ud+jUq的大小。
控制器15也以一種已知的方式根據(jù)檢測(cè)到的工廠功率因數(shù)和參考值的差值形成第三參考值Bref3。這個(gè)參考值Bref3對(duì)每一相都是相等的。第二和第三參考值同第一參考值Bref1xy一起提供給求和部件91，求和部件91的輸出信號(hào)Brefxy構(gòu)成用于第一補(bǔ)償裝置電納的電納參考。
如圖1A所示，用于變壓器、負(fù)載和補(bǔ)償裝置的功率因數(shù)Pf是以某種已知的方式利用在變壓器12原邊側(cè)的測(cè)量部件151進(jìn)行檢測(cè)的，并提供給控制器15。如上所述，該控制器根據(jù)功率因數(shù)的檢測(cè)值和規(guī)定參考值Pfref之間的比較結(jié)果形成第二控制信號(hào)Bref3?？刂破?5的目的是根據(jù)與電源提供者的協(xié)議，為所連接的裝置保持平均功率因數(shù)。這個(gè)平均值通常是在10-30分鐘的周期上規(guī)定的，這樣，這個(gè)控制器就在比控制裝置7的那些包括第一計(jì)算部件10和根據(jù)上面的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的部件低得多的頻率范圍內(nèi)有效。
本發(fā)明并不限于所示出的實(shí)施例；毫無(wú)疑問，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在由權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍之內(nèi)以多種方式對(duì)其進(jìn)行修改。這樣，例如，可以將檢測(cè)到的電壓峰值或平均值提供給計(jì)算部件81，在這種情況下，電壓平均值是作為這些幅值的平均值形成的。此外，本發(fā)明自然還可以應(yīng)用到第一補(bǔ)償裝置包括星形接法晶閘管控制電抗的情況。
計(jì)算部件10還可以如圖3所示來(lái)設(shè)計(jì)，包括計(jì)算部件101、具有帶通特征的濾波器部件102、兩個(gè)加法器103、104及商形成部件105。
在這種實(shí)施例中，例如通過將檢測(cè)到的電壓和電流變換到如EP 0847 612中所述的正交兩相系統(tǒng)，計(jì)算部件101以一種已知的方式計(jì)算電弧爐的瞬時(shí)有功功率消耗和電弧爐的瞬時(shí)無(wú)功功率消耗。將瞬時(shí)有功功率消耗的計(jì)算值提供給濾波器部件102，它的傳遞函數(shù)G(s)使函數(shù)部件在對(duì)減少閃爍有效的頻率間隔內(nèi)有效。將該函數(shù)部件的輸出信號(hào)和無(wú)功功率消耗的計(jì)算值提供給加法器103，加法器103根據(jù)這些值以一種已知的方式形成和SQL。將和SQL及帶相反符號(hào)、表示由第二補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的無(wú)功功率的信號(hào)SQF提供給加法器104。這樣，來(lái)自加法器104的輸出信號(hào)SQr就包括所提供信號(hào)的差值，并構(gòu)成將由第一補(bǔ)償裝置消耗的無(wú)功功率的計(jì)算值。將輸出信號(hào)SQr提供給商形成部件105，并以一種已知的方式形成第二參考值Bref2xy。
權(quán)利要求
1.一種用于補(bǔ)償從三相(a、b、c)交流電網(wǎng)(1)供電的工業(yè)負(fù)載(2)，優(yōu)選地是電弧爐或用于軋制金屬材料的工廠，的無(wú)功功率消耗的方法，其中用于可控?zé)o功功率消耗的第一補(bǔ)償裝置(3、3ab、3bc、3ca)和用于產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償裝置(4)都同負(fù)載并聯(lián)連接到交流電網(wǎng)，第一補(bǔ)償裝置包括用于交流電網(wǎng)每一相的晶閘管控制電抗(31、32)，由此確定負(fù)載的瞬時(shí)無(wú)功功率消耗(Q(t))，并根據(jù)該無(wú)功功率消耗形成用于晶閘管控制電抗的相角控制的控制命令(arefxy、arefab、arefbc、arefca)，其特征在于，對(duì)于每個(gè)晶閘管控制電抗，都檢測(cè)電壓的幅值(Uab、Ucb、Uca)，該電壓表示所述電抗兩端的電壓，作為所述幅值的平均值形成電壓平均值(UAV、UAV’)，對(duì)于每個(gè)晶閘管控制電抗，作為電壓平均值和同晶閘管控制電抗關(guān)聯(lián)的幅值的差值形成幅值偏差(ΔUab、ΔUbc、ΔUca)，及對(duì)于每個(gè)晶閘管控制電抗，依賴于各晶閘管控制電抗的幅值偏差形成單獨(dú)的控制命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于所述晶閘管控制電抗是以三角形接法相互連接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任何一項(xiàng)的方法，特征在于相應(yīng)的控制命令還是根據(jù)負(fù)載的瞬時(shí)有功功率消耗(P(t))形成的。
4.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，特征在于確定所述負(fù)載和第二補(bǔ)償裝置的全部無(wú)功功率消耗，并根據(jù)其形成相應(yīng)的控制命令。
5.一種用于補(bǔ)償從三相(a、b、c)交流電網(wǎng)(1)供電的工業(yè)負(fù)載(2)，優(yōu)選地是電弧爐或用于軋制金屬材料的設(shè)備，的無(wú)功功率消耗的裝置，包括用于可控?zé)o功功率消耗的第一補(bǔ)償裝置(3、3ab、3bc、3ca)和用于產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償裝置(4)，所述兩個(gè)補(bǔ)償裝置都同負(fù)載并聯(lián)到交流電網(wǎng)，第一補(bǔ)償裝置包括用于交流電網(wǎng)每一相的晶閘管控制電抗(31、32)，對(duì)每個(gè)晶閘管控制電抗，用于檢測(cè)表示對(duì)應(yīng)電抗兩端電壓的電壓幅值的電壓測(cè)量裝置(5、5ab、5bc、5ca)，以及用于檢測(cè)負(fù)載各電流(Ia、Ib、Ic)的電流測(cè)量裝置(6)，被提供檢測(cè)到的電壓和電流幅值測(cè)量值的控制裝置(7、7ab、7bc、7ca)，該控制裝置包括用于確定負(fù)載瞬時(shí)無(wú)功功率消耗(Q(t))的裝置(101)，及根據(jù)負(fù)載瞬時(shí)無(wú)功功率消耗形成用于晶閘管控制電抗相角控制的控制命令(arefxy、arefab、arefbc、arefca)并提供該控制命令的控制裝置(9)，特征在于該控制裝置包括用于形成作為所述電壓幅值平均值的電壓平均值(UAV、UAV’)的裝置(81、82)，用于為每個(gè)晶閘管控制電抗形成作為電壓平均值和同晶閘管控制電抗關(guān)聯(lián)幅值的差值的幅值偏差(ΔUab、ΔUbc、ΔUca)的裝置(83ab、83bc、83ca)，及用于根據(jù)各晶閘管控制電抗的幅值偏差為每個(gè)晶閘管控制電抗形成單獨(dú)控制命令的裝置(84ab、84bc、84ca、91、91ab、91bc、91ca、92、92ab、92bc、92ca)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，特征在于晶閘管控制電抗是以三角形接法相互連接的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5-6任何一項(xiàng)的裝置，特征在于控制裝置包括用于確定負(fù)載瞬時(shí)有功功率消耗(P(t))的裝置(101)，及用于根據(jù)負(fù)載瞬時(shí)有功功率消耗形成各控制命令的裝置(102-105、91、91ab、91bc、91ca)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任何一項(xiàng)的裝置，特征在于它包括用于檢測(cè)流到由負(fù)載和第二補(bǔ)償裝置構(gòu)成的并聯(lián)連接的電流的電流測(cè)量裝置，而且控制裝置包括用于確定負(fù)載和第二補(bǔ)償裝置共同消耗的無(wú)功功率的裝置(101)，該控制裝置根據(jù)該共同消耗的無(wú)功功率形成相應(yīng)的控制命令。
全文摘要
一種用于補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功功率消耗的裝置，包括用于可控?zé)o功功率消耗的第一補(bǔ)償裝置(3)和用于產(chǎn)生無(wú)功功率的第二補(bǔ)償裝置(4)，兩個(gè)補(bǔ)償裝置都同負(fù)載并聯(lián)到交流電網(wǎng)。第一補(bǔ)償裝置包括用于交流電網(wǎng)每一相的晶閘管控制電抗(31、32)。檢測(cè)到的電壓和電流幅值的測(cè)量值被提供給控制裝置(7)。該控制裝置包括用于形成作為檢測(cè)到的電壓幅值的平均值(UAV、UAV’)的裝置(81、82)，用于形成每個(gè)晶閘管控制電抗的作為電壓平均值和與晶閘管控制電抗關(guān)聯(lián)幅值的差值的幅值偏差(ΔUab、ΔUbc、ΔUca)的裝置(83)，及用于根據(jù)各晶閘管控制電抗的幅值偏差為每個(gè)晶閘管控制電抗形成單獨(dú)控制命令的裝置(84、91、92)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK1459907SQ0215279
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者L·維爾納松 申請(qǐng)人:Abb股份有限公司