动态无功功率补偿装置在汽车焊装线上的应用

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1、．AT＆／14钡界动态无功功率补偿装置在汽车焊装线上的应用随着数字技术发展，一种基于数字信号处理器为核心的智能低压无功补偿装置控制器得到开发应用。动态无功功率补偿装置(TSC)利用双向可控硅组成无触点交流开关投切电力电容器，实现了电容器无过渡投切。同时具有实时检测负载无功电流、晌应速度快的优点。本文以TSC—W动态无功功率补偿器为例，详细分析动态无功功率补偿装置原理及其在汽车焊装线的应用。■重庆同乘工程咨询设计有限责任公司杨永衡汽车白车身焊装线，主要生产工艺是完成汽1无功功率补偿原理车车身部件拼装焊接，其主要工艺用电设备有点焊机、螺柱焊机、二氧化碳焊机等。由于点

2、焊机供配电网中感性负荷等效电路可看作电阻斤和电是典型的单相冲击性负荷，单相380V，功率因数感串联的电路，图1补偿电路中RL表示感性负载，为0．5左右，分别接在不同的相位上，在焊机工作电流为／，，功率因数角为，，在负载支路两端并联时，瞬间产生很大的冲击电流，相问电压基本加电容后，电流／r超前电压的角度为90。，流过RL在焊机的电抗上。由于电抗器饱和，焊机产生闪支路的电流仍为／．但在并联电路g节点之前的电流／变给电力干线带来了谐波和感性无功功率，致使为／，与／相量之和。供电系统电压非对称性波动，电压大幅度跌落，引发电压闪变故障。因此极易产生虚焊和过熔现象，影响产品

3、焊接质量。另外，点焊机工作制为断续工作制，点焊机通电工作时间仅为20ms，而传统的补偿装置在检测无功功率时响应速度慢通常有几十秒，由此，造成补偿装置无法实时投图1切，达不到预期的补偿效果。因而，近几年动态由图2tB量图可知，无功补偿的作用就是补偿电无功功率补偿装置才逐渐被企业采用，解决焊接源电流／中的无功分量，。，将电压与，的相位差变电网电压波动大、干线电流冲击大、无功功率补小，从而也就提高了供电回路的功率因数。无功补偿偿装置不能正常投入等问题。是对电源来讲的，负荷的无功电流和功率因数不会因24J汽车I艺与材料AT&M2010年第9期AT＆M视界为并联电容而改变

4、。图1补偿电路是针对三相电路的电容投切开关采用晶闸管(又称固态继电一相而言的，其余两相补偿原理类同。器)开关元件，快速电压过零触发，无浪涌地投切，每个电容器组可用单相、双相或三相，可控硅／可控硅、可控硅／整流管的电子开关控制。(3)控制器以数字信号微处理器DSP~nVLSI电路为基础，由液晶显示LCD面板，模拟电路、数字电路、触发板及可选择的通讯卡构成。控制器有9个输入通道：4个电图2压输入(三相星形接线用)、3个主电流输入和2个在三相平衡的电力系统中，由于相电压与线内部系统电流输入。从这些测量中得到的数据进行快电压在大小及相位上有明确关系，检测电源端速傅立叶变

5、换(FFT)，在每一个电网周期对所有数据线、相电压和相电流就可获得相关的数据，采样进行分析。从网络检测、控制器运算到触发晶闸管模测量角可以获得无功分量／0，从而可进行电容块，直到投切电容器组实现无功补偿，动态响应时间投切。<20ms。控制器具有自诊断、综合图文报表及通讯功能。2动态无功功率补偿装置结构和主2．2主电路电路TSC系列补偿装置原理及接线。2．1结构a．图3为TSC—A型三相三角形接线，适合三相平TSC系N；~I-偿装置主要由柜体、控制器、空气开衡供电系统对称负载，可实行三相动态补偿。关、避雷器、电容器／电抗器模块、熔断器和开关模b．图4为TSC—W型

6、三相星形接线，适合三相不块等组成。主要技术参数如下。平衡供电系统非对称负载，尤其是大量使用380V单a．符合标准IEC831—1、GB12747—91。相点焊机焊接车间，单相负荷群通电构成的三相不b．动态响应时间<20ms。平衡供电系统。c．补偿容量(单套容量)为90～810kvar。d．投切级数为2—11级。e柜体防护等级IP30。f．容许误差为0～+1O％。g．环境温为一30～+50oC。(1)电容器／电抗器模块图3a电容器采用BSMJ0．45干式金属氧化膜自愈式电力电容器，为减少电动力和热过载并延长电容器使用寿命，电容器在电流过零时投入电网。b．铁芯电抗器

7、：铁芯采用低磁滞损耗的薄硅钢片叠成，H级绝缘。功能作用分类有：抑制浪涌型解调型；调谐型。(2j开关模块图42010年第9期汽车工艺与材料AT&Ml25fAT＆M禳界2．3工作原理(3)低压配电系统控制器实时跟踪测量负荷的功率因数、无功变电所设置在车间负荷中心，减少配电线路电电流，与预先设定的给定值进行比较动态控制投压损失。供配电干线采用插接式母线在车间内架空敷切不同组数的电容器，以保证功率因数始终满足设。134台悬挂式点焊机逐相分配联接在插接式主母设定要求。整个测量执行过程在1个周波内完成线上，使三相负荷尽量分配平衡。(时间<20ms)，控制器确保可控硅过零触发

8、。(4)补偿装置选择频繁