[发明专利]一种谐波和无功补偿装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电网系统中负载的谐波和无功补偿技术领域，尤其涉及一种谐波和无功补偿装置及系统。

背景技术

电力系统中如果缺少无功功率，对于负载的正常启动会产生影响。电力系统中的大量负载，如异步电动机、感应电炉、大容量整流设备以及电力机车等，在运行中都表现为感性，需要消耗大量的无功功率，这样增加了供电线路上的电能损失，降低了电压质量，同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率，对于电力用户而言，低功率因数会增加电费支出，增加变压器损耗，加大生产成本。对于负载来说，由于负荷容量大，如果没有大型无功电源支撑，容易造成电压偏低甚至电压崩溃。

此外，负载中非线性元件产生的谐波，影响负载正常工作，加速设备老化，缩短设备使用寿命，对周围其它设备产生干扰。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的电力系统中缺少无功功率、谐波影响负载正常工作的问题，提出了一种谐波和无功补偿装置及系统。

一方面，本发明提供一种谐波和无功补偿装置，包括:

电流运算模块，用于获取负载的电流瞬时值，根据所述电流瞬时值计算谐波和无功补偿电流信息，并生成补偿电流控制信号；

电流跟随控制模块，用于接收所述补偿电流控制信号，并对所述补偿电流控制信号进行处理，分别生成第一驱动信号和第二驱动信号；

补偿电流生成模块，包括并联的第一变流器和第二变流器，所述第一变流器和第二变流器分别用于接收所述第一驱动信号和第二驱动信号，分别对所述第一驱动信号和第二驱动信号进行处理，生成补偿电流，所述补偿电流用于对所述负载的谐波和无功进行补偿。

进一步地，所述电流运算模块包括随机存取存储器、第一数字信号处理器和第二数字信号处理器，所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器通过随机存取存储器进行数据交互。

进一步地，所述第一数字信号处理器为TMS320C32芯片；所述第二数字信号处理器为TMS320F240芯片。

进一步地，所述电流跟随控制模块包括信号接收电路、三角波发生器、第一比较器以及第二比较器，所述信号接收电路用于接收所述补偿电流控制信号，所述三角波发生器用于提供三角波，所述补偿电流控制信号经所述第一比较器和第二比较器处理后分别生成第一驱动信号和第二驱动信号。

进一步地，所述补偿装置还包括连接于所述电流跟随控制模块和所述补偿电流生成模块之间的驱动模块，用于控制所述第一变流器和第二变流器的工作状态。

进一步地，所述驱动模块包括电源模块，主驱动电路以及保护模块，所述电源模块用于为所述主驱动电路和所述保护模块供电，所述保护模块用于获取第一变流器和第二变流器的工作参数，所述主驱动电路用于根据所述工作参数控制所述第一变流器和第二变流器的工作状态。

进一步地，所述第一变流器和第二变流器均为三相全桥电压型PWM变流器。

进一步地，所述装置还包括继电模块，用于对所述负载和所述谐波和无功补偿装置进行继电保护。

进一步地，所述装置还包括显示模块，用于显示所述谐波和无功补偿装置的工作状态。

另一方面，本发明还提供一种谐波和无功补偿系统，包括上述的谐波和无功补偿装置，还包括供电系统和负载，所述供电系统和所述负载通过电网连接，所述谐波和无功补偿装置设置于负载端。

本发明提供的一种谐波和无功补偿装置及系统，至少包括如下有益效果：

(1)结构简单，可靠性强，模块间耦合性强，补偿电流生成模块采用两个变流器，提高了该装置的输出功率，提高了系统等效开关频率，进而提高了补偿效果，且功率器件的开关效率能够得到有效降低；

(2)电流运算模块采用两个数字信号处理器，运算能力强、成本低，使用方便，计算准确性高；

(3)驱动模块的设置，能够根据第一变流器和第二变流器的工作参数控制其工作状态，当发生过流或者温度过高时可以关断第一变流器和第二变流器，防止第一变流器和第二变流器损坏，有效提高该谐波和无功补偿装置的可靠性和安全性；

(4)继电模块的设置，进一步提高了装置的安全性和可靠性，符合安全生产的要求；

(5)显示模块的设置，能够用户更直观的了解该谐波和无功补偿装置的工作状态，提高使用的方便性。

附图说明

图1为本发明提供的谐波和无功补偿装置一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的谐波和无功补偿装置中电流运算模块一种实施例的结构示意图。