SVG控制系统说明书-0731

SVG控制系统用户手册版权所有(C)荣信电力电子股份有限公司，1997－2007，保留所有权利CopyrightReserved(C)RONGXINPOWERELECTRONICCO.,LTD荣信电力电子股份有限公司（版本2007.07）目录TOC\o"1-2"\u1.SVG工作原理 12.SVG控制系统组成 23.控制柜 33.1控制柜组成 33.2微机监控单元 43.3开关面板 53.4PLC 53.5主控单元 63.5通讯单元 114.电源柜 125.功率单元 125.1工作原理 125.2驱动板 145.3控制板 146.SVG监控系统 14SVG控制系统用户手册－PAGE15－1.SVG工作原理SVG（StaticVarGenerator）称为“静止无功发生器”，是一种并联型无功补偿装置，它基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件，辅之以小容量储能元件所构成。SVG不需要大容量的电抗器、电容器等储能元件，大大缩小了装置的体积和成本；调节速度快，运行范围宽，通过不同的控制，可以实现负荷的连续调节；采用PWM控制或多重化的结构，可使其输出电流接近正弦波，从而不需附加额外的滤波器。由于SVG的这些优越性能，能满足用户供电系统的电能质量综合治理要求，可以达到如下效果：①降低母线电压损失，提高电网电压水平；②补偿无功功率，提高功率因数；③补偿谐波电流，降低谐波电流对电网的污染；④补偿负序电流，降低负序电流对电网的污染。SVG结构示意图如下图所示：图AUTONUMSVG结构示意图上图中，is、iL和ic分别为电网电流、负载电流和SVG补偿电流，三者有如下关系：(1)其中，负载电流iL又可以分解为有功电流ip、无功电流iq以及谐波电流ih等电流分量，即(2)从式(1)与(2)可以看出，只要能实时检测出负载电流iL中的各电流分量，并控制SVG功率单元输出相应的补偿电流，则可以实现无功电流补偿、谐波电流补偿以及综合补偿等功能：①：SVG实现无功电流补偿功能，此时电网电流；②：SVG实现谐波电流补偿功能，此时电网电流；③：SVG实现综合补偿功能，此时电网电流。2.SVG控制系统组成SVG控制系统由控制柜、电源柜和功率单元三部分组成：①控制柜采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出驱动信号来控制功率单元的运行，同时监测功率单元运行状况。②电源柜由隔离变压器、交流稳压电源、UPS和AC/DC组成，为系统提供稳定、可靠的交、直流电源。③功率单元由IGBT、驱动板、控制板、电力电容、阻容吸收电路和热管散热器等组成，与电抗器串连后，通过变压器与电网相连，通过驱动信号控制IGBT的开通与关断；电网电压和功率单元交流侧电压在电抗器两端作用，从而产生预期的补偿电流。其基本结构框图示意如下：图AUTONUMSVG控制系统基本组成框图此外，为便于用户随时查看SVG设备运行状况，在设备侧嵌入式一体化工控机和用户监控室侧PC机上分别安装了相应的SVG监控软件，通过该软件可实时、详细的了解到设备运行参数以及各部分性能状况。下文将就上述控制柜、电源柜、功率单元以及SVG监控软件作详细介绍。SVG系统整体外观实物图如下所示：图AUTONUMSVG系统整体外观实物图3.控制柜3.1控制柜组成控制柜主要由微机监控单元、开关面板、PLC、主控单元及通讯单元等组成，控制柜内部功能框图如下：图AUTONUM控制柜内部功能框图微机监控单元主要是对SVG系统状态进行监控，显示，方便了解系统工作情况；开关面板主要是在本地实现对系统的操作；PLC则实现对系统的自动控制，保护，通过以太网通讯实现远程操作，通讯给触摸屏显示系统状态；主控单元则是SVG系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采样、运算，控制SVG单元进行补偿；通讯单元主要起到信息中转作用，将功率单元的运行状况传送至监控单元，同时将初始化及故障复位信号传送至功率单元。控制柜外观实物图如下所示：图AUTONUM控制外观实物图3.2微机监控单元微机监控单元采用嵌入式一体化工控机，坚固、可靠、可扩展，带有不锈钢机箱和高强度铝质面板，密封良好，能够适应恶劣、多尘的工业环境。监控单元安装了设备监控软件MCGS，可实现人性化的人机操作。微机监控单与PLC通过MPI（MultiPointInterface）进行数据交换，获得系统信息；与通讯板通过RS485采集数据，获得单元状态信息；然后把这些系统信息处理并显示。通讯示意图如下：图AUTONUM工控机通讯示意图3.3开关面板开关面板外观示意图如图5所示，按照功能依次介绍如下：①最右侧上下两个按钮为系统启动、停止按钮，绿色为启动按钮、红色为停止按钮，两按钮均采用点动方式操作。按下“启动按钮”，系统进入工作状态；按下“停止按钮”，系统退出工作状态。②“手动分闸”按钮为急停按钮，当设备发生紧急事故时按下该按钮可迅速切分断路器，分断高压。③“手动/自动”转换开关可以选择工作模式：转换开关在“手动”侧时，系统工作模式由面板上“无功”/“谐波”/“负序”/“综合”按钮进行手动选择；转换开关在“自动”侧时，系统自动选择在“无功”工作模式。④工作模式选择按钮：“无功”——系统工作在无功补偿模式；“谐波”——系统工作在谐波补偿模式；“负序”——系统工作在负序补偿模式；“综合”——系统工作在“无功+谐波”补偿模式。图AUTONUM开关面板外观示意图3.4PLCPLC控制部分主要是控制整个系统的运行，可靠的人机操作，对SVG控制系统实现保护功能，还可以通过以太网通讯对系统进行远程控制。该部分采用西门子的S7-300系列PLC，PLC采用模块化设计，由CPU模块，DI模块，DO模块，AI模块，AO模块，通讯模块组成。PLC控制部分是SVG自动化控制的核心，各种外围接口，以及触点信号均由此处理。主要控制信号如下：①开关面板输入信号以及相应的控制输出：该部分实现SVG系统的本地控制。②功率单元交/直流接触器控制信号以及相应辅助节点：通过控制交流接触器，实现对SVG单元的控制与保护；通过控制直流接触器，实现直流母排并联，并能实现对单元的过流保护。③保护回路控制信号以及辅助信号：系统运行时输出断路器允许合闸信号，并在SVG系统故障时，手动/自动实现SVG分闸。④变压器保护信号：监控变压器状态，在变压器故障时，报警并停止SVG运行。⑤远程通讯信号：通过以太网进行远程通讯与控制，实现系统远程操作。⑥备用输入输出：PLC通过编程对各种信号进行处理，并进行相应操作，再加上多种的连锁保护，最终实现系统的稳定、可靠运行。3.5主控单元3.5.1主控单元结构与工作原理主控单元是整个SVG控制系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采样、运算，最后发出IGBT驱动控制信号，通过光纤传送给功率单元。主控单元包括以下板卡：表SEQ表\*ARABIC1主控单元插卡箱板卡列表名称三角波发生板DSP控制板PWM发生板数量（块）133主控单元的主要输入输出信号包括：①光纤输入信号：功率单元保护反馈信号FLT功率单元直流侧电容电压反馈信号Udc②光纤输出信号：功率单元IGBT驱动脉冲信号Q1、Q2③电网电压同步信号④电网电流、负载电流及功率单元输出电流⑤工作模式选择信号主控单元插卡箱的外形尺寸和安装方式为：①外形尺寸：483mm×266mm×309mm；②安装方式：八个Ф8的安装孔，用M6膨胀螺栓固定；主控单元插卡箱内部各板卡安装顺序，从左到右依次为：PWM发生板1、DSP控制板1、PWM发生板2、DSP控制板2、PWM发生板3、DSP控制板3、三角波发生板。主控单元插卡箱外观实物图如下所示：图AUTONUM主控单元插卡箱外观实物图3.5.2PWM发生板PWM发生板的外观实物图如下所示：图AUTONUMPWM发生板外观实物图PWM发生板的PCB版图如下所示：图AUTONUMPWM发生板PCB版图（1）工作原理PWM发生板主要功能有两点：①根据DSP控制板送来的指令电流信号与功率单元反馈电流信号，使用三角波比较方法生成功率单元IGBT驱动信号；②故障保护功能：当发生过流、过压、过热等故障时，封锁驱动信号。（2）主要技术参数开关量输入信号：2路模拟输入信号：10路光纤输入信号：2路光纤输出信号：8路供电方式：DC24V、DC±15V及DC5V供电（3）外形尺寸及安装方式外形尺寸：340mm×安装方式：插卡式安装3.5.3DSP控制板DSP控制板外观实物图如下所示：图AUTONUMDSP控制板外观实物图DSP控制板PCB版图如下所示：图AUTONUMDSP控制板PCB版图（1）工作原理DSP控制板根据电网电压同步信号、电网电流、负载电流、功率单元直流电压以及工作模式选择信号，完成电流检测以及直流电压控制功能，最后将指令电流通过DAC转换成模拟信号输出。（2）主要技术参数开关量输入信号：7路模拟输入信号：12路模拟输出信号：4路光纤输入信号：4路供电方式：DC±15V及DC5V供电（3）外形尺寸及安装方式外形尺寸：340mm×安装方式：插卡式安装3.5.4三角波发生板三角波发生板外观实物图如下所示：图AUTONUM三角波发生板外观实物图三角波发生板PCB版图如下所示：图AUTONUM三角波发生板PCB版图（1）工作原理三角波发生板主要生成6路移相三角波载波信号，其中每路移相30°，以供PWM发生板使用。（2）主要技术参数模拟输出信号：6路供电方式：DC±15V及DC5V供电（3）外形尺寸及安装方式外形尺寸：340mm×安装方式：插卡式安装3.5通讯单元通讯单元以通讯方式将工控机设定的初始化及故障复位信号传给各功率单元，并把各功率单元的运行状况信息反馈回工控机。（1）工作原理通讯单元与功率单元之间采用串行光纤通讯，进行信息传送；与工控机之间采用485通讯方式进行信息传送。（2）主要技术参数主要通讯数据如下：①功率单元直流侧电容电压②功率单元工作状态及故障信号③功率单元初始户及故障复位信号（3）外形尺寸及安装方式外形尺寸：120mm安装方式：螺母固定式安装4.电源柜脉冲柜由隔离变压器、交流稳压电源、UPS以及AC/DC组成，如图6所示。图AUTONUM电源柜示意图外部输入AC220V电源，一路经隔离变压器、UPS和AC/DC，输出DC24V、DC5V以及DC±15V供系统使用；一路经交流稳压电源和AC/DC，分别输出DC110V和AC220V，供直流接触器与交流接触器使用。5.功率单元5.1工作原理功率单元包括IGBT模块、驱动板、电力电容、阻容吸收电路以及热管散热器等。电力电容为功率单元直流侧提供直流电压，驱动板接收主控单元发送来的IGBT驱动信号，加入死区时间后控制IGBT的开通与关断，从而产生预期的补偿电流；为了限制电路电压上升率过大，确保IGBT的安全运行，常在IGBT模块两端并联RC阻容吸收电路；控制板完成直流电压检测、故障检测以及通讯功能。功率单元原理框图如下：图AUTONUM功率单元原理框图功率单元和功率柜外观实物图如下所示：图AUTONUM功率单元和功率柜外观实物图5.2驱动板5.2.1工作原理驱动板接收主控单元发送来的IGBT驱动信号，加入死区时间后驱动IGBT的开通与关断，并将IGBT故障信号传送给控制板。5.2.2主要技术参数光纤输入信号：2路光纤输出信号：4路供电方式：AC220V供电5.3控制板5.3.1工作原理控制板主要完成功率单元直流电压转换、故障保护以及通讯功能。5.3.2主要技术参数光纤输入信号：5路光纤输出信号：3路供电方式：AC220V供电6.SVG监控系统SVG监控系统采用昆仑通态的MCGS软件，通过MPI