基于can總線的帶有開關管的無功補償裝置及控制方法
【專利摘要】一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置及其控制方法，包括一個以上的電氣控制箱，每一個電氣控制箱都包括有交流母線，所述的交流母線依次穿過電氣控制箱外部的第一電流互感器和第二電流互感器后同無功負載相電連接，所述的交流母線還同該電氣控制箱內部的進線接觸器的一頭相電連接，進線接觸器的另一頭的導體穿過該電氣控制箱內部的第三電流互感器后同該電氣控制箱內部的并網(wǎng)濾波器的輸入端相電連接，并網(wǎng)濾波器的輸出端同該電氣控制箱內部的IGBT開關管組相電連接，并結合其控制方法可有效避免現(xiàn)有技術中的電流信號產(chǎn)生衰減導致采樣信號不準確、補償效果差以及無法達到國家電網(wǎng)對功率因數(shù)的要求的缺陷。
【專利說明】基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無功補償【技術領域】，具體涉及一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著國家電網(wǎng)對電能質量要求的不斷提高，國家電網(wǎng)正在逐步加大對于功率因數(shù)不符合標準的企業(yè)的處罰力度。因此常規(guī)的無功補償裝置采用CT串聯(lián)，PT并聯(lián)方式，在每個補償裝置里計算負載的無功功率，多個CT串聯(lián)后，電流信號產(chǎn)生衰減，導致采樣信號不準確，補償效果差，無法達到國家電網(wǎng)對功率因數(shù)的要求。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的提供一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置及其控制方法，包括一個以上的電氣控制箱，每一個電氣控制箱都包括有交流母線，所述的交流母線依次穿過電氣控制箱外部的第一電流互感器和第二電流互感器后同無功負載相電連接，所述的交流母線還同該電氣控制箱內部的進線接觸器的一頭相電連接，進線接觸器的另一頭的導體穿過該電氣控制箱內部的第三電流互感器后同該電氣控制箱內部的并網(wǎng)濾波器的輸入端相電連接，并網(wǎng)濾波器的輸出端同該電氣控制箱內部的IGBT開關管組相電連接，IGBT開關管組中的IGBT開關管的門端同安裝在該電氣控制箱內部的帶有PWM 口、數(shù)字信號弓I腳和模擬信號引腳的DSP控制芯片的PWM 口相連接，進線接觸器同DSP控制芯片的數(shù)字信號引腳相連接，同IGBT開關管組中的IGBT開關管相并聯(lián)的為電容，電容上設置有電壓傳感器，電壓傳感器同DSP控制芯片相連接，DSP控制芯片的模擬信號引腳同該電氣控制箱內部的采樣電路相連接，所述的采樣電路還同交流母線相連接的導線相連接，所述的采樣電路同交流母線相連接的部位設置有電壓互感器，所述的主控制器與第一電流互感器和第二電流互感器相連，主控制器通過CAN總線與每個電氣控制箱相連接，所述的主控制器位于電氣控制箱外，所述的DSP控制芯片和主控制器分別為無功補償二級模塊和無功補償一級模塊。并結合其控制方法可有效避免現(xiàn)有技術中的電流信號產(chǎn)生衰減導致采樣信號不準確、補償效果差以及無法達到國家電網(wǎng)對功率因數(shù)的要求的缺陷。
[0004]為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置及其控制方法的解決方案，具體如下:
一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，包括一個以上的電氣控制箱101，每一個電氣控制箱都包括有交流母線1，所述的交流母線I依次穿過電氣控制箱101外部的第一電流互感器CTl和第二電流互感器CT2后同無功負載2相電連接，所述的交流母線I還同該電氣控制箱101內部的進線接觸器3的一頭相電連接，進線接觸器3的另一頭的導體穿過該電氣控制箱101內部的第三電流互感器CT3后同該電氣控制箱101內部的并網(wǎng)濾波器4的輸入端相電連接，并網(wǎng)濾波器4的輸出端同該電氣控制箱101內部的IGBT開關管組5相電連接，IGBT開關管組5中的IGBT開關管的門端同安裝在該電氣控制箱101內部且?guī)в蠵WM 口、數(shù)字信號引腳和模擬信號引腳的DSP控制芯片7的PWM 口相連接，進線接觸器3同DSP控制芯片7的數(shù)字信號引腳相連接，同IGBT開關管組5中的IGBT開關管相并聯(lián)的為電容10，電容10上設置有電壓傳感器PT2，電壓傳感器PT2同DSP控制芯片7相連接，DSP控制芯片7的模擬信號引腳同該電氣控制箱101內部的采樣電路6相連接，所述的采樣電路6還經(jīng)過同交流母線I相連接的導線相連接，所述的采樣電路6同交流母線I相連接的部位設置有電壓互感器PT1，主控制器通過CAN總線與每個電氣控制箱相連接，主控制器通過CAN總線與每個電氣控制箱相連接，所述的主控制器8位于電氣控制箱101外，所述的DSP控制芯片7和主控制器8分別為無功補償二級模塊和無功補償一級模塊。
[0005]所述的交流母線I的供電電壓為380V。
[0006]所述的DSP控制芯片7還同上位機9相連接。
[0007]所述的基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置的控制方法，步驟如下:
步驟1:首先啟動基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，DSP控制芯片7的數(shù)字信號引腳發(fā)出信號將進線接觸器3閉合，另外通過第一電流互感器CT1、第二電流互感器CT2和第三電流互感器CT3分別采集交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號、交流母線I的負載電流信號以及補償電流信號，同時電壓傳感器PT2和電壓互感器PTl分別采集電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號；
步驟2:采集來的交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線I的負載電流信號被實時傳送到主控制器8中，而采集來的補償電流信號、電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號被實時傳遞到各自對應的電氣控制箱101內的采樣電路6中，采樣電路6把采集來的補償電流信號、電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號送入DSP控制芯片7中；步驟3:所述的主控制器8和DSP控制芯片7根據(jù)接收到的交流母線I的電壓信號進行鎖相處理得到交流母線I的電壓相位，同時所述的主控制器8根據(jù)接收到的交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線I的負載電流信號結合ip-1q無功電流檢測算法導出無功電流值；
步驟4:然后無功補充一級模塊把無功電流值通過CAN總線把無功電流值傳送到每個電氣控制箱101內的DSP控制芯片7中，所述的DSP控制芯片7根據(jù)接收到的無功電流值的大小控制IGBT開關管組5中的IGBT開關管的開關狀態(tài)，利用電容10中形成的電壓驅動并網(wǎng)濾波器4來形成能夠抵消掉無功電流值的電流，以此來實現(xiàn)對母線電流的無功補償。
[0008]由這些技術特征，本發(fā)明的電壓互感器PTl設置的位置能夠減小從其他地方采樣交流母線的電壓衰減，而CAN總線只需要引出兩根線就能將所有的電氣控制箱101內的節(jié)點給連接起來，這樣結合著其控制方法能夠防止通信傳輸?shù)乃p以及結構簡單，實現(xiàn)容易。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，包括一個以上的電氣控制箱101，每一個電氣控制箱都包括有交流母線1，所述的交流母線I依次穿過電氣控制箱101外部的第一電流互感器CTl和第二電流互感器CT2后同無功負載2相電連接，所述的交流母線I還同該電氣控制箱101內部的進線接觸器3的一頭相電連接，進線接觸器3的另一頭的導體穿過該電氣控制箱101內部的第三電流互感器CT3后同該電氣控制箱101內部的并網(wǎng)濾波器4的輸入端相電連接，并網(wǎng)濾波器4的輸出端同該電氣控制箱101內部的IGBT開關管組5相電連接，IGBT開關管組5中的IGBT開關管的門端同安裝在該電氣控制箱101內部且?guī)в蠵WM 口、數(shù)字信號引腳和模擬信號引腳的DSP控制芯片7的PWM 口相連接，進線接觸器3同DSP控制芯片7的數(shù)字信號引腳相連接，同IGBT開關管組5中的IGBT開關管相并聯(lián)的為電容10，電容10上設置有電壓傳感器PT2，電壓傳感器PT2同DSP控制芯片7相連接，DSP控制芯片7的模擬信號引腳同該電氣控制箱101內部的采樣電路6相連接，所述的采樣電路6還經(jīng)過同交流母線I相連接的導線相連接，所述的采樣電路6同交流母線I相連接的部位設置有電壓互感器PT1，電壓互感器PTl設置的位置能夠減小從其他地方采樣交流母線的電壓衰減，所述的主控制器與第一電流互感器和第二電流互感器相連，主控制器通過CAN總線與每個電氣控制箱相連接，CAN總線只需要引出兩根線就能將所有的電氣控制箱101內的節(jié)點給連接起來，這樣能夠防止通信傳輸?shù)乃p以及結構簡單，所述的主控制器8位于電氣控制箱101外，所述的DSP控制芯片7和主控制器8內分別設置有無功補償二級模塊和無功補償一級模塊。所述的交流母線I的供電電壓為380V。所述的DSP控制芯片7還同上位機9相連接。
[0011]所述的基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置的控制方法，步驟如下:
步驟1:首先啟動基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，DSP控制芯片7的數(shù)字信號引腳發(fā)出信號將進線接觸器3閉合，另外通過第一電流互感器CT1、第二電流互感器CT2和第三電流互感器CT3分別采集交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號、交流母線I的負載電流信號以及補償電流信號，同時電壓傳感器PT2和電壓互感器PTl分別采集電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號；
步驟2:采集來的交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線I的負載電流信號被實時傳送到主控制器8中，而采集來的補償電流信號、電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號被實時傳遞到各自對應的電氣控制箱101內的采樣電路6中，采樣電路6把采集來的補償電流信號、電容10的電壓信號和交流母線I的電壓信號送入DSP控制芯片7中；
步驟3:所述的主控制器8和DSP控制芯片7中根據(jù)接收到的交流母線I的電壓信號進行鎖相處理得到交流母線I的電壓相位，同時所述的主控制器8中根據(jù)接收到的交流母線I的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線I的負載電流信號結合ip-1q無功電流檢測算法導出無功電流值；
步驟4:然后無功補充一級模塊把無功電流值通過CAN總線把無功電流值傳送到每個電氣控制箱101內的DSP控制芯片7中，所述的DSP控制芯片7根據(jù)接收到的無功電流值的大小控制IGBT開關管組5中的IGBT開關管的開關狀態(tài)，利用電容10中形成的電壓驅動并網(wǎng)濾波器4來形成能夠抵消掉無功電流值的電流，以此來實現(xiàn)對母線電流的無功補償。
[0012]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質，在本發(fā)明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，其特征在于包括一個以上的電氣控制箱，每一個電氣控制箱都包括有交流母線，所述的交流母線依次穿過電氣控制箱外部的第一電流互感器和第二電流互感器后同無功負載相電連接，所述的交流母線還同該電氣控制箱內部的進線接觸器的一頭相電連接，進線接觸器的另一頭的導體穿過該電氣控制箱內部的第三電流互感器后同該電氣控制箱內部的并網(wǎng)濾波器的輸入端相電連接，并網(wǎng)濾波器的輸出端同該電氣控制箱內部的IGBT開關管組電連接，IGBT開關管組中的IGBT開關管的門端同安裝在該電氣控制箱內部且?guī)в蠵WM 口、數(shù)字信號引腳和模擬信號引腳的DSP控制芯片的PWM 口相連接，進線接觸器同DSP控制芯片的數(shù)字信號引腳相連接，同IGBT開關管組中的IGBT開關管相并聯(lián)的為電容，電容上設置有電壓傳感器，電壓傳感器同DSP控制芯片相連接，DSP控制芯片的模擬信號引腳同該電氣控制箱內部的采樣電路相連接，所述的采樣電路還經(jīng)過同交流母線相連接的導線相連接，所述的采樣電路同交流母線相連接的部位設置有電壓互感器，所述的主控制器同DSP控制芯片、第一電流互感器和第二電流互感器通過CAN總線相連接，所述的主控制器位于電氣控制箱外，所述的DSP控制芯片和主控制器內分別設置有無功補償二級模塊和無功補充一級模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，其特征在于所述的交流母線的供電電壓為380V。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，其特征在于所述的DSP控制芯片還同上位機相連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置的控制方法，其特征在于，步驟如下: 步驟1:首先啟動基于CAN總線的帶有開關管的無功補償裝置，DSP控制芯片的數(shù)字信號引腳發(fā)出信號將進線接觸器閉合，另外通過第一電流互感器、第二電流互感器和第三電流互感器分別采集交流母線的電網(wǎng)輸出電流信號、交流母線的負載電流信號以及補償電流信號，同時電壓傳感器和電壓互感器分別采集電容的電壓信號和交流母線的電壓信號； 步驟2:采集來的交流母線的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線的負載電流信號被實時傳送到主控制器中，而采集來的補償電流信號、電容的電壓信號和交流母線的電壓信號被實時傳遞到各自對應的電氣控制箱內的采樣電路中，采樣電路把采集來的補償電流信號、電容的電壓信號和交流母線的電壓信號送入DSP控制芯片中； 步驟3:所述的DSP控制芯片根據(jù)接收到的交流母線的電壓信號進行鎖相處理得到交流母線的電壓相位，同時所述的主控制器根據(jù)接收到的交流母線的電網(wǎng)輸出電流信號和交流母線的負載電流信號結合ip-1q無功電流檢測算法導出無功電流值； 步驟4:然后無功補充一級模塊把無功電流值通過CAN總線把無功電流值傳送到每個電氣控制箱內的DSP控制芯片中，所述的DSP控制芯片根據(jù)接收到的無功電流值的大小控制IGBT開關管組中的IGBT開關管的開關狀態(tài)，利用電容中形成的電壓驅動并網(wǎng)濾波器來形成能夠抵消掉無功電流值的電流，以此來實現(xiàn)對母線電流的無功補償。
【文檔編號】H02J3/18GK104253440SQ201410304094
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】萬里強, 李剛, 仇志凌, 張東, 芮國強, 溫小林, 張明 申請人:南京亞派科技實業(yè)有限公司