基于SVG的供電無(wú)功補(bǔ)償和電壓平衡調(diào)節(jié)

路富勝

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，現(xiàn)在我國(guó)在煤礦開采方面的力度不斷在加大，同時(shí)我國(guó)在煤礦開采的安全和經(jīng)濟(jì)節(jié)約方面還有待于改善，因此有必要采取措施來(lái)改善煤礦供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和井下變壓器電壓平衡問(wèn)題。本文利用SVG系統(tǒng)來(lái)解決電能質(zhì)量和電壓平衡問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】SVG；無(wú)功補(bǔ)償；電壓平衡

目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入到一個(gè)新常態(tài)階段，煤炭在我國(guó)能源消耗中占比很大，雖然國(guó)家正在整頓很多中小型煤礦，但是還有一部分的中小型煤礦在進(jìn)行生產(chǎn)，因此有必要解決煤礦開采中的問(wèn)題，其中煤礦下供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題尤為突出，通常情況下，煤礦下供電系統(tǒng)存在兩個(gè)問(wèn)題：

（1）井下變壓器供電系統(tǒng)的三相電壓不平衡問(wèn)題

由于煤礦井下特殊的環(huán)境，井下供電系統(tǒng)的電壓等級(jí)較多，并且變壓器的輸出端所接的負(fù)載在不同時(shí)期也有很大不同，同時(shí)井下供電系統(tǒng)線路大多采用電纜線路進(jìn)行輸電，這些問(wèn)題將導(dǎo)致變壓器的輸出端電壓不容易保持穩(wěn)定。對(duì)于現(xiàn)在的煤礦開采工作，如果井下供電系統(tǒng)的三相電壓平衡得不到解決，就會(huì)導(dǎo)致井下供電系統(tǒng)提供不穩(wěn)定的三相電壓，輕則會(huì)對(duì)井下設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不良的影響，重則會(huì)導(dǎo)致井下設(shè)備的損毀。

（2）無(wú)功功率的損耗比較大問(wèn)題

現(xiàn)在井下設(shè)備使用的供電系統(tǒng)的功率因數(shù)一般超過(guò)50%，同時(shí)井下供電系統(tǒng)采取的補(bǔ)償方式一般是集中補(bǔ)償，這些問(wèn)題都會(huì)造成線路損耗大，因此這會(huì)造成了能源的浪費(fèi)。

上述兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)是井下供電系統(tǒng)的主要問(wèn)題，因此有必要采取措施改善該問(wèn)題。

本文采用SVG[1]作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。

1 SVG系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

SVG系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通常情況下，SVG系統(tǒng)運(yùn)用在井下供電系統(tǒng)中的方式有兩種方式——電壓橋與電流橋，由于電流橋有濾除諧波的作用，而電壓橋只有防止電路過(guò)電壓的作用，由于礦井下需要考慮無(wú)功補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，因此選用電流橋作為井下SVG系統(tǒng)的安裝方式[2]。

通常情況下，SVG系統(tǒng)里的執(zhí)行電路選用四個(gè)半導(dǎo)體晶體管構(gòu)成的自動(dòng)換向逆變器，由于是為礦山供電，井下環(huán)境比較復(fù)雜，一般條件下，應(yīng)選用六個(gè)半導(dǎo)體晶閘管的自動(dòng)換向逆變器。

DSP控制模塊控制著SVG系統(tǒng)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的處理，DSP控制芯片具有運(yùn)行速度快、數(shù)據(jù)兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，因此SVG系統(tǒng)選用DSP作為控制芯片能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的功能。

2 SVG無(wú)功補(bǔ)償

2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕榻B

無(wú)功補(bǔ)償又名無(wú)功功率補(bǔ)償，無(wú)功功率補(bǔ)償分為動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償和穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償兩種方式，其中穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償容量相對(duì)比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償主要針對(duì)供電系統(tǒng)中急劇變動(dòng)的沖擊電荷，由于井下特有的環(huán)境，因此選用動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償作為補(bǔ)償方式。

2.2 SVG的工作原理

首先將自動(dòng)換向逆變器通過(guò)電抗器并聯(lián)到井下供電系統(tǒng)上，其后通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器電路的電壓和相位，使其能適應(yīng)于井下特殊的環(huán)境，然后通過(guò)DSP控制逆變器電壓和相位角的變化，在此過(guò)程中就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男Ч?。在調(diào)節(jié)的過(guò)程中，如果忽略諧波的干擾，SVG系統(tǒng)就可以等效成為一個(gè)同頻率的交流電壓源，這就使得系統(tǒng)的效率大大提高。

3 SVG的電壓平衡調(diào)節(jié)

DSP具有實(shí)時(shí)控制的作用，DSP芯片通過(guò)控制SVG系統(tǒng)的電壓參數(shù)調(diào)節(jié)，可以正確判斷電壓是否出現(xiàn)異常，其中SVG系統(tǒng)需要配有PLL鎖相環(huán)裝置，只有這樣才能使得輸出的電壓信號(hào)成為標(biāo)準(zhǔn)的離散化正弦波，當(dāng)該離散化正弦波的最大值與最小值超出給定的范圍，就會(huì)反映到DSP[3]上，故可以實(shí)施補(bǔ)救措施。

4 SVG系統(tǒng)的控制算法

為了SVG系統(tǒng)能夠達(dá)到系統(tǒng)的實(shí)際要求，運(yùn)用合適的算法是其中不可或缺的方式。

4.1 坐標(biāo)變換法

此方法適應(yīng)于無(wú)功功率檢測(cè)模塊，首先將三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)，將電壓、電流進(jìn)行矢量點(diǎn)乘運(yùn)算，并將得到的結(jié)果進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換[4]，使得結(jié)果成為三相補(bǔ)償電流。這種算法可以突破以前的平均值障礙，因此可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)功功率的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

4.2 SPWM控制算法

SPWM算法是以結(jié)論為研究的基礎(chǔ)，運(yùn)用脈寬調(diào)制的方法和等效正弦波的PWM波形來(lái)控制逆變器的通斷，因此SVG系統(tǒng)運(yùn)用SPWM算法能在DSP芯片的控制下實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的要求，其后可以編寫程序代碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要達(dá)到的效果，因此SVG系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電壓平衡調(diào)節(jié)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬春明，解大，余志文，等.SVG的電壓控制策略[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2013（3）：96-99，107.

[2]田艷兵.礦山井下供電系統(tǒng)無(wú)功功率因數(shù)與節(jié)能[J].煤礦機(jī)械，2010，31（6）：190-192.

[3]馮興田，張家勝.斬控式PWM交流調(diào)壓系統(tǒng)[J].電氣時(shí)代，2006（10）：123-126.

[4]李夏青.低壓配電變壓器的SVG平衡補(bǔ)償[J].電工技術(shù)，2003（1）：7，15.

[責(zé)任編輯：許麗]