硅锰炉短网无功就地补偿装置设计.pdf

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1、第3期王发智．硅锰炉短网无功就地补偿装置设计339硅锰炉短网无功就地补偿装置设计王发智(齐齐哈尔大学，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要以DSP2812作为无功补偿的主控芯片．采用晶闸管可控电抗器+固定电容器方式进行无功补偿，改善硅锰炉短网负荷不平衡的状况，该补偿方法补偿精度高，可有效地提高功率因数。关键词硅锰炉短网无功补偿晶闸管可控电抗器功率因数中图分类号TQ054文献标识码A文章编号1000-3932(2012)03-0339-04硅锰炉以其灵活性、可靠性、较快的冶炼速度、较优的冶炼质量以及较低的投资费用等优势在冶金行业得到了

2、广泛应用。电炉短网是电炉节能的重要组成部分，其非线性负荷导致电压和电流发生波动、闪变，供电质量受到严重地影响，而且电炉电弧冶炼的功率因数较低，造成无功损耗加剧。因此，需对电网进行无功补偿，使功率因数提高到国家规定的0．90或以上，以达到平衡电网无功的目的⋯。1TCR+FC无功补偿原理TCR型SVC由并联电容器组(或滤波器组)和可控硅控制的电抗器组成。TCR型SVC与一般并联电容器补偿装置不同的是能够跟踪电网或负荷的波动无功，进行随机性实时补偿，从而维持电压稳定嵋1。TCR型SVC接线图如图1所示，其补偿原理如图2所示。图2中，Q

3、。为负荷无功负荷曲线；Q。为SVC中电抗器吸收的无功功率曲线，与Q。呈反比例变化；Q。为SVC中固定电容器组(或滤波器组)提供的无功功率曲线；Q。一Q。为SVC输出的无功功率曲线，与Q。．呈反比例变化，即实现随机性实j色竺．

4、

5、公一图2补偿原理图时补偿；系统的无功功率为Q。=Q。+Q。一Q。。由于电容器c为固定值，因此超前的无功功率Q。为固定值，当负载滞后、无功功率Q。．变化时，可以连续控制滞后无功功率Q。，使Q。一Q。发生变化。用以控制Q。的可变电抗器是由电抗器与各相反并联连接的晶闸管组成的。IEEE将晶闸管相控电抗器(TCR

6、)定义为一种并联型晶闸管控制电抗器，通过控制晶闸管的导通时间，可以使有效电抗连续变化。如图3所示，基本的单相TCR由反并联的一对晶闸管阀L、咒与一个线性的空心图3TCR基本结构简图图1TCR型SVC接线图收稿日期：2011-08．10化工自动化及仪表第39卷电抗器相串联组成。反并联的一对晶闸管就像一个双向开关，晶闸管阀丁。在供电电压的正半波导通，而晶闸管阀疋在供电电压的负半波导通⋯。作为计算的起点。2硅锰炉短网无功就地补偿装置硬件设计图4为笔者设计的硅锰炉短网无功就地补偿晶闸管的触发角以其两端之间电压的过零点时刻装置示意图。Lr

7、Y、Ⅵ]数据_。l1．tlI{lt．I采集DSPD八!虫／＼—_--主控八A^声≮—_—-L芯片-7／转叫：i眵叉冰谐波通信换§‘∥l炎?滤波器负载信息‰鼋一S—_一．．L图4无功补偿装置示意图动态无功补偿装置主电路的主要参数是由需晶闸管相控电抗器¨】。滤波器组由3套单频调谐要补偿的系统的主要指标决定的H1，具体如下：滤波器和一套高通滤波器组成。固定电容器的作TCR额定功率6—180Mvar用是提供恒定的超前基波容性无功，并吸收负载晶闸管冷却方式热管自冷和补偿器本身所产生的谐波；晶闸管相控电抗器控制系统全数字控制系统(TCR)作

8、用，产生可调的滞后基波感性无功，与滤无功调节范围一100％一+100％波器组提供的恒定容性无功一起作用来补偿负载调节方式分相调节所需的动态无功量。调节系统响应时间小于10ms2．1补偿装置采样系统噪声水平自冷无噪声采样系统的硬件设计，交流采样模块的硬件辅助电网供电电压380±10％V结构如图5所示，它包括隔离变换电路、通道选择动态无功补偿装置的主电路中包括滤波器和电路、限幅电路、同步方波变换电路、模／数转换以通道选择地址线图5交流采样模块硬件结构框图第3期王发智．硅锰炉短网无功就地补偿装置设计34l及控制电路等。隔离变换电路中利

9、用带有磁补偿的霍尔传感器将相关PT、CT送来的电压、电流信号转换为同波形A／D通道允许的弱电电压信号。通道选择电路利用两片2选1模拟多路选择器MCl4053B，通过不同的编址选出不同的A、B两组，同时采样六通道模拟量。信号的采集与处理模块包括电压电流信号形成回路、低通滤波回路、基准电压形成回路和同步方波形成回路。该模块的作用是将电压互感器(YH)和电流互感器(LH)二次输出的电压、电流模拟量处理成大小与输入量成正比、相位不失真的模拟量，输入到DSP的A／D转换通道进行采样，将其转化为计算机能接收的数字量，再进行数据处理及计算。根

10、据采样定理，采用FFT测量谐波。若要求准确2“(凡=1，2，⋯)次谐波，则每周波采样点数应最少为2“1个。综合考虑DSP的数字处理能力突出、适合进行线性运算的特点，以及测量精度的要求，取系统的采样频率为3．2kHz，即每周波采样64点，可准确测量32次谐波分量。