SVG控制系統(tǒng)說明書-0731

SVG控制系統(tǒng)用戶手冊版權(quán)所有(C)榮信電力電子股份有限公司，1997－2007，保留所有權(quán)利CopyrightReserved(C)RONGXINPOWERELECTRONICCO.,LTD榮信電力電子股份有限公司（版本2007.07）目錄TOC\o"1-2"\u1.SVG工作原理 12.SVG控制系統(tǒng)組成 23.控制柜 33.1控制柜組成 33.2微機(jī)監(jiān)控單元 43.3開關(guān)面板 53.4PLC 53.5主控單元 63.5通訊單元 114.電源柜 125.功率單元 125.1工作原理 125.2驅(qū)動板 145.3控制板 146.SVG監(jiān)控系統(tǒng) 14SVG控制系統(tǒng)用戶手冊－PAGE15－1.SVG工作原理SVG（StaticVarGenerator）稱為“靜止無功發(fā)生器”，是一種并聯(lián)型無功補償裝置，它基于瞬時無功功率的概念和補償原理，采用全控型開關(guān)器件，輔之以小容量儲能元件所構(gòu)成。SVG不需要大容量的電抗器、電容器等儲能元件，大大縮小了裝置的體積和成本；調(diào)節(jié)速度快，運行范圍寬，通過不同的控制，可以實現(xiàn)負(fù)荷的連續(xù)調(diào)節(jié)；采用PWM控制或多重化的結(jié)構(gòu)，可使其輸出電流接近正弦波，從而不需附加額外的濾波器。由于SVG的這些優(yōu)越性能，能滿足用戶供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量綜合治理要求，可以達(dá)到如下效果：①降低母線電壓損失，提高電網(wǎng)電壓水平；②補償無功功率，提高功率因數(shù)；③補償諧波電流，降低諧波電流對電網(wǎng)的污染；④補償負(fù)序電流，降低負(fù)序電流對電網(wǎng)的污染。SVG結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：圖AUTONUMSVG結(jié)構(gòu)示意圖上圖中，is、iL和ic分別為電網(wǎng)電流、負(fù)載電流和SVG補償電流，三者有如下關(guān)系：(1)其中，負(fù)載電流iL又可以分解為有功電流ip、無功電流iq以及諧波電流ih等電流分量，即(2)從式(1)與(2)可以看出，只要能實時檢測出負(fù)載電流iL中的各電流分量，并控制SVG功率單元輸出相應(yīng)的補償電流，則可以實現(xiàn)無功電流補償、諧波電流補償以及綜合補償?shù)裙δ埽孩伲篠VG實現(xiàn)無功電流補償功能，此時電網(wǎng)電流；②：SVG實現(xiàn)諧波電流補償功能，此時電網(wǎng)電流；③：SVG實現(xiàn)綜合補償功能，此時電網(wǎng)電流。2.SVG控制系統(tǒng)組成SVG控制系統(tǒng)由控制柜、電源柜和功率單元三部分組成：①控制柜采集現(xiàn)場的電壓、電流信號，計算處理后發(fā)出驅(qū)動信號來控制功率單元的運行，同時監(jiān)測功率單元運行狀況。②電源柜由隔離變壓器、交流穩(wěn)壓電源、UPS和AC/DC組成，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的交、直流電源。③功率單元由IGBT、驅(qū)動板、控制板、電力電容、阻容吸收電路和熱管散熱器等組成，與電抗器串連后，通過變壓器與電網(wǎng)相連，通過驅(qū)動信號控制IGBT的開通與關(guān)斷；電網(wǎng)電壓和功率單元交流側(cè)電壓在電抗器兩端作用，從而產(chǎn)生預(yù)期的補償電流。其基本結(jié)構(gòu)框圖示意如下：圖AUTONUMSVG控制系統(tǒng)基本組成框圖此外，為便于用戶隨時查看SVG設(shè)備運行狀況，在設(shè)備側(cè)嵌入式一體化工控機(jī)和用戶監(jiān)控室側(cè)PC機(jī)上分別安裝了相應(yīng)的SVG監(jiān)控軟件，通過該軟件可實時、詳細(xì)的了解到設(shè)備運行參數(shù)以及各部分性能狀況。下文將就上述控制柜、電源柜、功率單元以及SVG監(jiān)控軟件作詳細(xì)介紹。SVG系統(tǒng)整體外觀實物圖如下所示：圖AUTONUMSVG系統(tǒng)整體外觀實物圖3.控制柜3.1控制柜組成控制柜主要由微機(jī)監(jiān)控單元、開關(guān)面板、PLC、主控單元及通訊單元等組成，控制柜內(nèi)部功能框圖如下：圖AUTONUM控制柜內(nèi)部功能框圖微機(jī)監(jiān)控單元主要是對SVG系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，顯示，方便了解系統(tǒng)工作情況；開關(guān)面板主要是在本地實現(xiàn)對系統(tǒng)的操作；PLC則實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制，保護(hù)，通過以太網(wǎng)通訊實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，通訊給觸摸屏顯示系統(tǒng)狀態(tài)；主控單元則是SVG系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)的采樣、運算，控制SVG單元進(jìn)行補償；通訊單元主要起到信息中轉(zhuǎn)作用，將功率單元的運行狀況傳送至監(jiān)控單元，同時將初始化及故障復(fù)位信號傳送至功率單元?？刂乒裢庥^實物圖如下所示：圖AUTONUM控制外觀實物圖3.2微機(jī)監(jiān)控單元微機(jī)監(jiān)控單元采用嵌入式一體化工控機(jī)，堅固、可靠、可擴(kuò)展，帶有不銹鋼機(jī)箱和高強(qiáng)度鋁質(zhì)面板，密封良好，能夠適應(yīng)惡劣、多塵的工業(yè)環(huán)境。監(jiān)控單元安裝了設(shè)備監(jiān)控軟件MCGS，可實現(xiàn)人性化的人機(jī)操作。微機(jī)監(jiān)控單與PLC通過MPI（MultiPointInterface）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，獲得系統(tǒng)信息；與通訊板通過RS485采集數(shù)據(jù)，獲得單元狀態(tài)信息；然后把這些系統(tǒng)信息處理并顯示。通訊示意圖如下：圖AUTONUM工控機(jī)通訊示意圖3.3開關(guān)面板開關(guān)面板外觀示意圖如圖5所示，按照功能依次介紹如下：①最右側(cè)上下兩個按鈕為系統(tǒng)啟動、停止按鈕，綠色為啟動按鈕、紅色為停止按鈕，兩按鈕均采用點動方式操作。按下“啟動按鈕”，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；按下“停止按鈕”，系統(tǒng)退出工作狀態(tài)。②“手動分閘”按鈕為急停按鈕，當(dāng)設(shè)備發(fā)生緊急事故時按下該按鈕可迅速切分?jǐn)嗦菲?，分?jǐn)喔邏骸＂邸笆謩?自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)可以選擇工作模式：轉(zhuǎn)換開關(guān)在“手動”側(cè)時，系統(tǒng)工作模式由面板上“無功”/“諧波”/“負(fù)序”/“綜合”按鈕進(jìn)行手動選擇；轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動”側(cè)時，系統(tǒng)自動選擇在“無功”工作模式。④工作模式選擇按鈕：“無功”——系統(tǒng)工作在無功補償模式；“諧波”——系統(tǒng)工作在諧波補償模式；“負(fù)序”——系統(tǒng)工作在負(fù)序補償模式；“綜合”——系統(tǒng)工作在“無功+諧波”補償模式。圖AUTONUM開關(guān)面板外觀示意圖3.4PLCPLC控制部分主要是控制整個系統(tǒng)的運行，可靠的人機(jī)操作，對SVG控制系統(tǒng)實現(xiàn)保護(hù)功能，還可以通過以太網(wǎng)通訊對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。該部分采用西門子的S7-300系列PLC，PLC采用模塊化設(shè)計，由CPU模塊，DI模塊，DO模塊，AI模塊，AO模塊，通訊模塊組成。PLC控制部分是SVG自動化控制的核心，各種外圍接口，以及觸點信號均由此處理。主要控制信號如下：①開關(guān)面板輸入信號以及相應(yīng)的控制輸出：該部分實現(xiàn)SVG系統(tǒng)的本地控制。②功率單元交/直流接觸器控制信號以及相應(yīng)輔助節(jié)點：通過控制交流接觸器，實現(xiàn)對SVG單元的控制與保護(hù)；通過控制直流接觸器，實現(xiàn)直流母排并聯(lián)，并能實現(xiàn)對單元的過流保護(hù)。③保護(hù)回路控制信號以及輔助信號：系統(tǒng)運行時輸出斷路器允許合閘信號，并在SVG系統(tǒng)故障時，手動/自動實現(xiàn)SVG分閘。④變壓器保護(hù)信號：監(jiān)控變壓器狀態(tài)，在變壓器故障時，報警并停止SVG運行。⑤遠(yuǎn)程通訊信號：通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊與控制，實現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作。⑥備用輸入輸出：PLC通過編程對各種信號進(jìn)行處理，并進(jìn)行相應(yīng)操作，再加上多種的連鎖保護(hù)，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行。3.5主控單元3.5.1主控單元結(jié)構(gòu)與工作原理主控單元是整個SVG控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)的采樣、運算，最后發(fā)出IGBT驅(qū)動控制信號，通過光纖傳送給功率單元。主控單元包括以下板卡：表SEQ表\*ARABIC1主控單元插卡箱板卡列表名稱三角波發(fā)生板DSP控制板PWM發(fā)生板數(shù)量（塊）133主控單元的主要輸入輸出信號包括：①光纖輸入信號：功率單元保護(hù)反饋信號FLT功率單元直流側(cè)電容電壓反饋信號Udc②光纖輸出信號：功率單元IGBT驅(qū)動脈沖信號Q1、Q2③電網(wǎng)電壓同步信號④電網(wǎng)電流、負(fù)載電流及功率單元輸出電流⑤工作模式選擇信號主控單元插卡箱的外形尺寸和安裝方式為：①外形尺寸：483mm×266mm×309mm；②安裝方式：八個Ф8的安裝孔，用M6膨脹螺栓固定；主控單元插卡箱內(nèi)部各板卡安裝順序，從左到右依次為：PWM發(fā)生板1、DSP控制板1、PWM發(fā)生板2、DSP控制板2、PWM發(fā)生板3、DSP控制板3、三角波發(fā)生板。主控單元插卡箱外觀實物圖如下所示：圖AUTONUM主控單元插卡箱外觀實物圖3.5.2PWM發(fā)生板PWM發(fā)生板的外觀實物圖如下所示：圖AUTONUMPWM發(fā)生板外觀實物圖PWM發(fā)生板的PCB版圖如下所示：圖AUTONUMPWM發(fā)生板PCB版圖（1）工作原理PWM發(fā)生板主要功能有兩點：①根據(jù)DSP控制板送來的指令電流信號與功率單元反饋電流信號，使用三角波比較方法生成功率單元IGBT驅(qū)動信號；②故障保護(hù)功能：當(dāng)發(fā)生過流、過壓、過熱等故障時，封鎖驅(qū)動信號。（2）主要技術(shù)參數(shù)開關(guān)量輸入信號：2路模擬輸入信號：10路光纖輸入信號：2路光纖輸出信號：8路供電方式：DC24V、DC±15V及DC5V供電（3）外形尺寸及安裝方式外形尺寸：340mm×安裝方式：插卡式安裝3.5.3DSP控制板DSP控制板外觀實物圖如下所示：圖AUTONUMDSP控制板外觀實物圖DSP控制板PCB版圖如下所示：圖AUTONUMDSP控制板PCB版圖（1）工作原理DSP控制板根據(jù)電網(wǎng)電壓同步信號、電網(wǎng)電流、負(fù)載電流、功率單元直流電壓以及工作模式選擇信號，完成電流檢測以及直流電壓控制功能，最后將指令電流通過DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。（2）主要技術(shù)參數(shù)開關(guān)量輸入信號：7路模擬輸入信號：12路模擬輸出信號：4路光纖輸入信號：4路供電方式：DC±15V及DC5V供電（3）外形尺寸及安裝方式外形尺寸：340mm×安裝方式：插卡式安裝3.5.4三角波發(fā)生板三角波發(fā)生板外觀實物圖如下所示：圖AUTONUM三角波發(fā)生板外觀實物圖三角波發(fā)生板PCB版圖如下所示：圖AUTONUM三角波發(fā)生板PCB版圖（1）工作原理三角波發(fā)生板主要生成6路移相三角波載波信號，其中每路移相30°，以供PWM發(fā)生板使用。（2）主要技術(shù)參數(shù)模擬輸出信號：6路供電方式：DC±15V及DC5V供電（3）外形尺寸及安裝方式外形尺寸：340mm×安裝方式：插卡式安裝3.5通訊單元通訊單元以通訊方式將工控機(jī)設(shè)定的初始化及故障復(fù)位信號傳給各功率單元，并把各功率單元的運行狀況信息反饋回工控機(jī)。（1）工作原理通訊單元與功率單元之間采用串行光纖通訊，進(jìn)行信息傳送；與工控機(jī)之間采用485通訊方式進(jìn)行信息傳送。（2）主要技術(shù)參數(shù)主要通訊數(shù)據(jù)如下：①功率單元直流側(cè)電容電壓②功率單元工作狀態(tài)及故障信號③功率單元初始戶及故障復(fù)位信號（3）外形尺寸及安裝方式外形尺寸：120mm安裝方式：螺母固定式安裝4.電源柜脈沖柜由隔離變壓器、交流穩(wěn)壓電源、UPS以及AC/DC組成，如圖6所示。圖AUTONUM電源柜示意圖外部輸入AC220V電源，一路經(jīng)隔離變壓器、UPS和AC/DC，輸出DC24V、DC5V以及DC±15V供系統(tǒng)使用；一路經(jīng)交流穩(wěn)壓電源和AC/DC，分別輸出DC110V和AC220V，供直流接觸器與交流接觸器使用。5.功率單元5.1工作原理功率單元包括IGBT模塊、驅(qū)動板、電力電容、阻容吸收電路以及熱管散熱器等。電力電容為功率單元直流側(cè)提供直流電壓，驅(qū)動板接收主控單元發(fā)送來的IGBT驅(qū)動信號，加入死區(qū)時間后控制IGBT的開通與關(guān)斷，從而產(chǎn)生預(yù)期的補償電流；為了限制電路電壓上升率過大，確保IGBT的安全運行，常在IGBT模塊兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路；控制板完成直流電壓檢測、故障檢測以及通訊功能。功率單元原理框圖如下：圖AUTONUM功率單元原理框圖功率單元和功率柜外觀實物圖如下所示：圖AUTONUM功率單元和功率柜外觀實物圖5.2驅(qū)動板5.2.1工作原理驅(qū)動板接收主控單元發(fā)送來的IGBT驅(qū)動信號，加入死區(qū)時間后驅(qū)動IGBT的開通與關(guān)斷，并將IGBT故障信號傳送給控制板。5.2.2主要技術(shù)參數(shù)光纖輸入信號：2路光纖輸出信號：4路供電方式：AC220V供電5.3控制板5.3.1工作原理控制板主要完成功率單元直流電壓轉(zhuǎn)換、故障保護(hù)以及通訊功能。5.3.2主要技術(shù)參數(shù)光纖輸入信號：5路光纖輸出信號：3路供電方式：AC220V供電6.SVG監(jiān)控系統(tǒng)SVG監(jiān)控系統(tǒng)采用昆侖通態(tài)的MCGS軟件，通過MPI