一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置，用于改善發(fā)電機(jī)組電能利用率。由保護(hù)空氣開關(guān)、空心電抗器、采樣電流互感器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、電容器、采樣電路、控制單元和驅(qū)動(dòng)電路組成。本實(shí)用新型對用電回路消除無功電流損耗、改善功率因素、提高發(fā)電機(jī)組電能利用率具有很重要的意義，適用于各類用電設(shè)備，以滿足復(fù)雜的現(xiàn)場工況使用，增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組帶載能力，僅需與發(fā)電機(jī)組電源輸出端進(jìn)行電氣連接，不受負(fù)載類型限制，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，加工、安裝、運(yùn)輸、使用都比較方便，有效提高了發(fā)電機(jī)組的實(shí)際使用能力，從而達(dá)到提高運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性以及節(jié)約能耗的目的。
【專利說明】一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種改善發(fā)電機(jī)組電能利用率的無功補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油(燃?xì)猓┌l(fā)電機(jī)組作為一種電源，主要應(yīng)用于電能缺失的場所。其負(fù)載主要為感性負(fù)載、容性負(fù)載和阻性負(fù)載三類，除純阻性負(fù)載功率因素為I以外，無論是感性負(fù)載(功率因素滯后）還是容性負(fù)載(功率因素超前）都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)功率因素低下的問題，也就是無功損耗比較大。電力系統(tǒng)運(yùn)行要求容量在100KVA及以上的系統(tǒng)中必須加裝無功補(bǔ)償裝置，通常因?yàn)橛脩舾行载?fù)載居多，采用電容柜補(bǔ)償及并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)姆绞揭话銜?huì)在檢測到功率因素兩秒鐘以后才進(jìn)行投切控制，并聯(lián)電容器為電能儲(chǔ)存元件，在投運(yùn)過程中會(huì)抬升系統(tǒng)電壓，而發(fā)電機(jī)組是由AVR單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)，其電壓波動(dòng)率為≤O. 5%，也就是± 2V，并聯(lián)電容器補(bǔ)償方式不適用于發(fā)電機(jī)組，同時(shí)電壓抬升以后，發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)檢測后會(huì)判斷為發(fā)電機(jī)組輸出過電壓而保護(hù)停機(jī)，因此發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)用中一般不做功率因素方面的治理，使用過程中存在很大的無功損耗，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置，安裝于發(fā)電機(jī)組電源輸出端，通過獨(dú)立設(shè)計(jì)的采樣回路和控制回路，控制IGBT絕緣柵雙極型晶體管正、反相快速通斷，產(chǎn)生反相無功電流，提高系統(tǒng)運(yùn)行的功率因素，達(dá)到提聞電能利用率的目的。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的保護(hù)空氣開關(guān)QF0、采樣電流互感器CT分別與發(fā)電機(jī)組連接，保護(hù)空氣開關(guān)QFO經(jīng)空心電抗器L、絕緣柵雙極型晶體管IGBT與電容器C連接；采樣電流互感器CT經(jīng)采樣電路、控制單元、驅(qū)動(dòng)電路與絕緣柵雙極型晶體管IGBT連接，采樣電流互感器CT接負(fù)載；采樣電流互感器CT采集供電系統(tǒng)A相電流，與供電系統(tǒng)B相、C相電壓同時(shí)輸入采樣電路，運(yùn)算出用電系統(tǒng)實(shí)際功率因素，采樣電路將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入給控制單元，控制單元根據(jù)采樣電路輸入的采樣信號(hào)運(yùn)算出用電系統(tǒng)的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路對絕緣柵雙極型晶體管IGBT發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，以控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出電流的矢量方向和參數(shù)；所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT處安裝有散熱裝置和溫度傳感器。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，除具有發(fā)電機(jī)組正常供電功能外，對用電設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生任何干擾，對用電回路消除無功電流損耗、改善功率因素、提高發(fā)電機(jī)組電能利用率具有很重要的意義。并且，不會(huì)抬升用電系統(tǒng)電壓，也不影響發(fā)電機(jī)組輸出電能質(zhì)量，適用于各類用電設(shè)備，以滿足復(fù)雜的現(xiàn)場工況使用，增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組帶載能力。本實(shí)用新型可不對現(xiàn)有移動(dòng)發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、成套工藝、操作方式進(jìn)行任何改變，僅需與發(fā)電機(jī)組電源輸出端進(jìn)行電氣連接，不受負(fù)載類型限制，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，加工、安裝、運(yùn)輸、使用都比較方便，有效提高了發(fā)電機(jī)組的實(shí)際使用能力，從而達(dá)到提高運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性以及節(jié)約能耗的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]如圖1所示，發(fā)電機(jī)組I的無功補(bǔ)償裝置由保護(hù)空氣開關(guān)、空心電抗器、采樣電流互感器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、電容器、采樣電路、控制單元和驅(qū)動(dòng)電路組成。保護(hù)空氣開關(guān)QF0、采樣電流互感器CT分別與發(fā)電機(jī)組I連接，保護(hù)空氣開關(guān)QFO經(jīng)空心電抗器L、絕緣柵雙極型晶體管IGBT與電容器C連接；采樣電流互感器CT經(jīng)采樣電路2、控制單元3、驅(qū)動(dòng)電路4與絕緣柵雙極型晶體管IGBT連接，采樣電流互感器CT接負(fù)載；采樣電流互感器CT采集供電系統(tǒng)A相電流，與供電系統(tǒng)B相、C相電壓同時(shí)輸入采樣電路2，運(yùn)算出用電系統(tǒng)實(shí)際功率因素，采樣電路2將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入給控制單元3，控制單元3根據(jù)采樣電路2輸入的采樣信號(hào)運(yùn)算出用電系統(tǒng)的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路4對絕緣柵雙極型晶體管IGBT發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，以控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出電流的矢量方向和參數(shù)。該裝置與發(fā)電機(jī)組I的電源輸出端進(jìn)行電氣連接，在發(fā)電機(jī)組I正常運(yùn)行時(shí)，裝置對電容器C進(jìn)行預(yù)充電，發(fā)電機(jī)組I帶載運(yùn)行時(shí)，通過電流和電壓采樣電路2采集信號(hào)輸入給控制單元3，由控制單元3的中央處理器根據(jù)負(fù)載功率因素情況分析，對驅(qū)動(dòng)單元4發(fā)出指令，由驅(qū)動(dòng)單元4發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管IGBT實(shí)現(xiàn)正向或者反相導(dǎo)通，輸出正向或者反向電流，調(diào)整主回路電流矢量方向使其與電壓同相，從而使功率因素等于1，達(dá)到降低無功損耗、提高電能利用率的目的。
[0008]所述裝置工作具體功能描述:
[0009]QR)為裝置保護(hù)空氣開關(guān)，具有短路、過載保護(hù)；L為空心電抗器，用于抑制涌流、消除尖峰電壓；絕緣柵雙極型晶體管IGBT為主要執(zhí)行元件，受驅(qū)動(dòng)單元4控制，快速導(dǎo)通和關(guān)斷；C為電容器，主要用于裝置預(yù)儲(chǔ)能；CT為采樣電流互感器，采集供電系統(tǒng)A相電流，與B/C相電壓同時(shí)輸入采樣電路2，運(yùn)算出用電系統(tǒng)實(shí)際功率因素；采樣電路2主要采集用電系統(tǒng)的電壓、電流，并進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入給控制單元3 ;控制單元3主要是以中央處理器為核心的軟件集成系統(tǒng)，根據(jù)采樣電路2輸入的采樣信號(hào)運(yùn)算出用電系統(tǒng)的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理對驅(qū)動(dòng)電路4發(fā)出指令；驅(qū)動(dòng)電路4與IGBT的各極電氣連接，驅(qū)動(dòng)電路4對絕緣柵雙極型晶體管IGBT發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，以控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出電流的矢量方向和大小參數(shù)。
[0010]工作原理:
[0011]啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組1，閉合保護(hù)空氣開關(guān)QF0，經(jīng)絕緣柵雙極型晶體管IGBT整流對電容器C進(jìn)行預(yù)充電，發(fā)電機(jī)組I輸出B/C相電壓進(jìn)入裝置采樣電路2，當(dāng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組I負(fù)載時(shí)，用電系統(tǒng)A相電流經(jīng)采樣電流互感器CT采集并輸入給采樣電路2，經(jīng)過電流和電壓合成出當(dāng)前供電系統(tǒng)功率因素并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入給控制單元2，由控制單元2的中央處理器運(yùn)算出用電系統(tǒng)的無功電流矢量方向和大小，并以數(shù)字信號(hào)向驅(qū)動(dòng)電路4發(fā)出指令，由驅(qū)動(dòng)電路4通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT控制電容器C的充電或放電，經(jīng)空心電抗器L向用電回路輸出一個(gè)與無功電流大小相等，矢量方向相反的無功電流，抵消用電回路的無功電流，使用電回路無功電流矢量和為零，提高功率因素。該裝置響應(yīng)時(shí)間(即從檢測到補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)周期時(shí)間)為10ms。
[0012]為保證發(fā)電機(jī)組I以及用電設(shè)備正常、安全的工作，本實(shí)用新型配置選用0.2級采樣電流互感器，采樣精度高，在絕緣柵雙極型晶體管IGBT處安裝有散熱裝置和多個(gè)溫度傳感器，對功率元件進(jìn)行及時(shí)散熱保護(hù)，確保安全可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：保護(hù)空氣開關(guān)QFO、采樣電流互感器CT分別與發(fā)電機(jī)組（I)連接，保護(hù)空氣開關(guān)Qi7O經(jīng)空心電抗器L、絕緣柵雙極型晶體管IGBT與電容器C連接；采樣電流互感器CT經(jīng)采樣電路（2)、控制單元（3)、驅(qū)動(dòng)電路（4)與絕緣柵雙極型晶體管IGBT連接，采樣電流互感器CT接負(fù)載；采樣電流互感器CT采集供電系統(tǒng)A相電流，與供電系統(tǒng)B相、C相電壓同時(shí)輸入采樣電路（2)，運(yùn)算出用電系統(tǒng)實(shí)際功率因素，采樣電路（2 )將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入給控制單元（3 )，控制單元（3 )根據(jù)采樣電路（2)輸入的采樣信號(hào)運(yùn)算出用電系統(tǒng)的功率因素以及電流、電壓的矢量方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路（4)對絕緣柵雙極型晶體管IGBT發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，以控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出電流的矢量方向和參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種發(fā)電機(jī)組用無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT處安裝有散熱裝置和溫度傳感器。
【文檔編號(hào)】H02P9/44GK203590109SQ201320795070
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】梁文強(qiáng), 彭笑陽 申請人:湖北鷹牌動(dòng)力科技有限公司