CN117833033A - 一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，包括优化执行端主控组机，所述优化执行端主控组机内部集成安装有无扰动切换模块、电磁式自耦调压谐波抑制单元、中央计算模块、数据采样模块以及自动旁路控制模块；中央计算模块对供电电压、电流、系统功率因数的电源、负载及负载率的情况进行最优化程序计算出该状态下用电设备的最佳工作点，中央计算单元将结果通过无扰动切换模块对用电设备供电参数进行调整，使用电设备工作状态靠近最佳工作点，用以解决多台电焊机，门型埋弧焊机，大型抛丸机、重载桥式起重机等非线性负荷同时使用时电压波形失真、电压波动、电压压降和三相不平衡的问题，进而确保电压供电效率稳定。
Description
技术领域
本发明属于电路控制技术领域，具体涉及一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统。
背景技术
随着装配式建筑的常规化，钢结构企业发展迅速，钢结构加工区和办公区都是变压器共用，但工厂内存在大量多样化敏感用电设备，电压质量问题凸显，电变压器负荷持续增加，通常采用变压器调挡和主要为固定电容器(、晶闸管投切电容器、有源滤波器、静止无功发生器等方式解决。特别是多台电焊机，门型埋弧焊机，大型抛丸机、重载桥式起重机等非线性负荷同时使用时，对电能带来的波动性和冲击性负荷增加，造成变压器供电效率低，负载用电效率下降，用电能耗增加的问题。而现有技术采用变压器调挡和主要为固定电容器、晶闸管投切电容器、有源滤波器、静止无功发生器等方式虽可以稳定供电效率。但是仍无法解决非线性负荷对电能带来的波动性和冲击性负荷增加，导致电压波形失真，电压波动，电压压降和三相不平衡的问题。为此，我们提出一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统。
发明内容
本发明提供了一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，用以解决背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，包括优化执行端主控组机，所述优化执行端主控组机内部集成安装有无扰动切换模块、电磁式自耦调压谐波抑制单元、中央计算模块、数据采样模块以及自动旁路控制模块；
所述无扰动切换模块由一次调压执行电路以及触发控制电路组成，所述一次调压执行电路用于电力中性点调压过程中减小变压器第三绕组的电压波动，所述触发控制电路用于控制向用电设备输出电压的大小，进而保持用电设备电压切换时的可连续性；
所述数据采样模块设置于所述无扰动切换模块和所述电磁式自耦调压谐波抑制单元的控制前端，所述数据采样模块用于采集用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率，所述中央计算模块接收所述数据采样模块的采集结果后，通过所述中央计算模块分析当前状态下用电设备的最佳工作点以及负载柔性适配参数，所述无扰动切换模块和所述电磁式自耦调压谐波抑制单元依据所述数据采样模块的分析结果将用设备供电参数向最佳工作点状态调整，所述自动旁路控制模块用于工作点调整过程中保持主电路负载正常运行和分流。
本发明进一步的改进在于，所述一次调压执行电路由调压变压器，补偿变压器以及可控硅组成，所述调压变压器的一次绕组接成Y型，连接在稳压器的输出端，二次绕组连接在所述补偿变压器的一次绕组，所述补偿变压器的二次绕组连接在主回路。
本发明进一步的改进在于，所述电磁式自耦调压谐波抑制单元用于调整供电端自耦变压器的中间接线，保持输出电压保持在设定值，进而在电磁平衡需求下完成对电源负载的柔性调节，所述电磁式自耦调压谐波抑制单元包括电压调整装置、电流补偿装置、功率优化调整装置以及滤波伺服装置，所述功率优化调整装置用于接收所述中央计算模块获取的负载柔性适配参数并分析电磁平衡所需调节定额，所述电压调整装置和所述电流补偿装置依据所述功率优化调整装置分析的调节定额进行电磁平衡调节，所述滤波伺服装置用于消除所述电压调整装置和所述电流补偿装置调节时所受的电源谐波干扰。
本发明进一步的改进在于，一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1、数据采样模块对用电设备的输出电压参数采样，进而获取用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率参数；
步骤S2、中央计算模块对采集的供电电压、电流、系统功率因数的电源、谐波、负载及负载率的数据分析并进行最优化程序计算，进而获取该状态下用电设备工作所需的最佳工作点；
步骤S3、中央计算模块依据最佳工作点向无扰动切换模块以及电磁式自耦调压谐波抑制单元发送执行命令，通过无扰动切换模块以及电磁式自耦调压谐波抑制单元实现电磁平衡的负载柔性调节和无扰动切换配合，对用电设备供电参数进行调整，使用电设备工作状态靠近最佳工作点，避免电压波形失真以及电压波动，确保电压压降和三相的平衡性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过电磁式电压质量优化装置串联在电源与用电设备之间，数据采集模块对用电设备的输出电压参数进行采样，采样的数据传输至中央计算模块，中央计算模块对供电电压、电流、系统功率因数的电源、负载及负载率的情况进行最优化程序计算出该状态下用电设备的最佳工作点，中央计算单元将结果通过无扰动切换模块对用电设备供电参数进行调整，使用电设备工作状态靠近最佳工作点，用以解决多台电焊机，门型埋弧焊机，大型抛丸机、重载桥式起重机等非线性负荷同时使用时电压波形失真、电压波动、电压压降和三相不平衡的问题，进而确保电压供电效率稳定。
附图说明
图1为本发明一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统的结构示意图一；
图2为本发明一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统的结构示意图二；
图3为本发明一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统中无扰动切换模块和电磁式自耦调压谐波抑制单元的组成图；
图4为本发明中一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统的流程图。
图中：1、优化执行端主控组机；2、无扰动切换模块；21、一次调压执行电路；22、触发控制电路；3、电磁式自耦调压谐波抑制单元；31、电压调整装置；32、电流补偿装置；33、功率优化调整装置；34、滤波伺服装置；4、中央计算模块；5、数据采样模块；6、自动旁路控制模块。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围；
实施例1
请参阅图1-图4，一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，包括优化执行端主控组机1，优化执行端主控组机1内部集成安装有无扰动切换模块2、电磁式自耦调压谐波抑制单元3、中央计算模块4、数据采样模块5以及自动旁路控制模块6。
在本实施例中，为解决现有技术中，因工厂内存在大量多样化敏感用电设备，造成非线性负荷对电能带来的波动性和冲击性负荷增加，导致电压波形失真，电压波动，电压压降和三相不平衡的问题，本发明通过电磁式电压质量优化装置串联在电源与用电设备之间，通过调整使用电设备工作状态靠近最佳工作点，用以解决多台电焊机，门型埋弧焊机，大型抛丸机、重载桥式起重机等非线性负荷同时使用时电压波形失真、电压波动、电压压降和三相不平衡的问题。
无扰动切换模块2由一次调压执行电路21以及触发控制电路22组成，一次调压执行电路21用于电力中性点调压过程中减小变压器第三绕组的电压波动，触发控制电路22用于控制向用电设备输出电压的大小，进而保持用电设备电压切换时的可连续性；
在本实施例中，一次调压执行电路21由调压变压器，补偿变压器以及可控硅组成，调压变压器的一次绕组接成Y型，连接在稳压器的输出端，二次绕组连接在补偿变压器的一次绕组，补偿变压器的二次绕组连接在主回路，从而改变补偿电压的大小与极性，进而控制输出电压的大小，解决电压参数调整过程中保持电压的连续性问题，且切换过程中不产生谐波和尖峰，迅速投档，不会产生断电和失压。
其中，触发控制电路22用于接收可控硅发送的控制信号用以模拟电路调试信号，可控硅因其具有很高的电压稳定性和控制性能，通过改变可控硅的触发角控制其电路通电时间和导通电流大小，从而实现对电路中电压的连续性调节。同时，可控硅用于控制电路中电流的限制和调节，用以控制电路中的电流大小，通过改变可控硅的触发角和导通电流的波形，实现对电路中电流的控制。
在本实施例中，中央计算模块4对采集的供电电压、电流、系统功率因数的电源、谐波、负载及负载率的数据分析，并在获取最优化程序，得出该状态下用电设备的工作最佳工作点之后，将对应供电电压电流及系统功率向无扰动切换模块2中发送，通过无扰动切换模块2根据最佳工作点需求调整输出电压的大小，进而确保解决电压参数调整的可连续性。
数据采样模块5设置于无扰动切换模块2和电磁式自耦调压谐波抑制单元3的控制前端，数据采样模块5用于采集用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率，中央计算模块4接收数据采样模块5的采集结果后，通过中央计算模块4分析当前状态下用电设备的最佳工作点以及负载柔性适配参数，无扰动切换模块2和电磁式自耦调压谐波抑制单元3依据数据采样模块5的分析结果将用设备供电参数向最佳工作点状态调整，自动旁路控制模块6用于工作点调整过程中保持主电路负载正常运行和分流。
数据采样模块5通过采集用电及供电设备中的电能参数，其中，具体的采集方式则是在用电及供电设备中安装具体对应采集参数的测量传感器实现。
在本实施例中，需采集的设备端样本参数为，用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率。
待数据采样模块5获取用电设备参数后，将采样数据输出至中央计算模块4，中央计算模块4通过预设定标准的用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率参数，作为分析时所需的比对值，中央计算模块4分析上传的参数后，通过将输出采样反馈至程序计算端，用于与工作设定输入标准值比对，获取供电压调试的数据差值。
在本实施例中，中央计算模块4选取为单片机，其型号为STC89C5，通过预设定参数数据库作为差值分析时的比对值，数据采样模块5当前采集参数超出中央计算模块4中预设定值后，即启动调试命令，根据分析出的误差值向无扰动切换模块2以及电磁式自耦调压谐波抑制单元3发送对应的控制信号，并输出当前参数至显示端。中央计算模块4中设置有警报器，在分析出数据采样模块5采样参数的误差值超出可调控阈值时，通过中央计算模块4向电力终端发送报警信号，供巡检人员快速获知当前故障情况。
电磁式自耦调压谐波抑制单元3用于调整供电端自耦变压器的中间接线，保持输出电压保持在设定值，进而在电磁平衡需求下完成对电源负载的柔性调节，电磁式自耦调压谐波抑制单元3包括电压调整装置31、电流补偿装置32、功率优化调整装置33以及滤波伺服装置34，功率优化调整装置33用于接收中央计算模块4获取的负载柔性适配参数并分析电磁平衡所需调节定额，电压调整装置31和电流补偿装置32依据功率优化调整装置33分析的调节定额进行电磁平衡调节，滤波伺服装置34用于消除电压调整装置31和电流补偿装置32调节时所受的电源谐波干扰。
在本实施例中，电压调整装置31用于在电磁平衡需求下完成对电源负载的柔性调节，其中具体调节原理主要是：通过功率优化调整装置33接收中央计算模块4获取的负载柔性适配参数，并分析电磁平衡所需调节定额，在一次调压执行电路21和触发控制电路22减小变压器第三绕组的电压波动后，通过电压调整装置31和电流补偿装置32依据功率优化调整装置33分析的调节定额完成功电源端的电磁平衡调节，同时为了确保电压调整装置31和电流补偿装置32在电磁平衡调节时不会受到电源谐波干扰，通过滤波伺服装置34对输入信号进行滤波，进而减小、消除噪声和干扰信号，确保电压调整及电流补偿信号稳定通过。
本发明的工作原理及使用方法为：
步骤S1、数据采样模块5对用电设备的输出电压参数采样，进而获取用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率参数；
步骤S2、中央计算模块4对采集的供电电压、电流、系统功率因数的电源、谐波、负载及负载率的数据分析并进行最优化程序计算，进而获取该状态下用电设备工作所需的最佳工作点；
步骤S3、中央计算模块4依据最佳工作点向无扰动切换模块2以及电磁式自耦调压谐波抑制单元3发送执行命令，通过无扰动切换模块2以及电磁式自耦调压谐波抑制单元3实现电磁平衡的负载柔性调节和无扰动切换配合，对用电设备供电参数进行调整，使用电设备工作状态靠近最佳工作点，避免电压波形失真以及电压波动，确保电压压降和三相的平衡性。
实施例2
请参阅图1-图4，一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，包括优化执行端主控组机1，优化执行端主控组机1内部集成安装有无扰动切换模块2、电磁式自耦调压谐波抑制单元3、中央计算模块4、数据采样模块5以及自动旁路控制模块6，无扰动切换模块2由一次调压执行电路21以及触发控制电路22组成，一次调压执行电路21用于电力中性点调压过程中减小变压器第三绕组的电压波动，触发控制电路22用于控制向用电设备输出电压的大小，进而保持用电设备电压切换时的可连续性，数据采样模块5设置于无扰动切换模块2和电磁式自耦调压谐波抑制单元3的控制前端，数据采样模块5用于采集用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率，中央计算模块4接收数据采样模块5的采集结果后，通过中央计算模块4分析当前状态下用电设备的最佳工作点以及负载柔性适配参数，无扰动切换模块2和电磁式自耦调压谐波抑制单元3依据数据采样模块5的分析结果将用设备供电参数向最佳工作点状态调整，自动旁路控制模块6用于工作点调整过程中保持主电路负载正常运行和分流。
在本实施例中，与实施例1相同处不再赘述，而与实施例1不同处在于，无扰动切换模块2以及电磁式自耦调压谐波抑制单元3可作为独立控制端，其中无扰动切换模块2对应用电设备端，电磁式自耦调压谐波抑制单元3则对应供电设备端，数据采集模块对用电设备的输出电压参数进行采样后，通过中央计算模块4对供电电压、电流、系统功率因数的电源、负载及负载率的情况进行最优化程序计算，进而在得出该状态下用电设备的最佳工作点后，通过无扰动切换模块对用电设备供电参数进行调整，而电磁式自耦调压谐波抑制单元3则单独对供电设备输出端进行调整，可满足较多供电设备调压时的分控调试需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，包括优化执行端主控组机(1)，其特征在于：所述优化执行端主控组机(1)内部集成安装有无扰动切换模块(2)、电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)、中央计算模块(4)、数据采样模块(5)以及自动旁路控制模块(6)；
所述无扰动切换模块(2)由一次调压执行电路(21)以及触发控制电路(22)组成，所述一次调压执行电路(21)用于电力中性点调压过程中减小变压器第三绕组的电压波动，所述触发控制电路(22)用于控制向用电设备输出电压的大小，进而保持用电设备电压切换时的可连续性；
所述数据采样模块(5)设置于所述无扰动切换模块(2)和所述电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)的控制前端，所述数据采样模块(5)用于采集用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率，所述中央计算模块(4)接收所述数据采样模块(5)的采集结果后，通过所述中央计算模块(4)分析当前状态下用电设备的工作点以及负载柔性适配参数，所述无扰动切换模块(2)和所述电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)依据所述数据采样模块(5)的分析结果将用设备供电参数向最佳工作点状态调整，所述自动旁路控制模块(6)用于工作点调整过程中保持主电路负载正常运行和分流。
2.根据权利要求1所述的一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，其特征在于：所述一次调压执行电路(21)由调压变压器，补偿变压器以及可控硅组成，所述调压变压器的一次绕组接成Y型，连接在稳压器的输出端，二次绕组连接在所述补偿变压器的一次绕组，所述补偿变压器的二次绕组连接在主回路。
3.根据权利要求1所述的一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统，其特征在于：所述电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)用于调整供电端自耦变压器的中间接线，保持输出电压保持在设定值，进而在电磁平衡需求下完成对电源负载的柔性调节，所述电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)包括电压调整装置(31)、电流补偿装置(32)、功率优化调整装置(33)以及滤波伺服装置(34)，所述功率优化调整装置(33)用于接收所述中央计算模块(4)获取的负载柔性适配参数并分析电磁平衡所需调节定额，所述电压调整装置(31)和所述电流补偿装置(32)依据所述功率优化调整装置(33)分析的调节定额进行电磁平衡调节，所述滤波伺服装置(34)用于消除所述电压调整装置(31)和所述电流补偿装置(32)调节时所受的电源谐波干扰。
4.根据权利要求1所述的一种钢结构加工厂电磁式电压质量优化系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、数据采样模块(5)对用电设备的输出电压参数采样，进而获取用电设备的输出电压、电流、系统功率因数、负载的供电设备类型以及供电设备负载率参数；
步骤S2、中央计算模块(4)对采集的供电电压、电流、系统功率因数的电源、谐波、负载及负载率的数据分析并进行最优化程序计算，进而获取该状态下用电设备工作所需的最佳工作点；
步骤S3、中央计算模块(4)依据最佳工作点向无扰动切换模块(2)以及电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)发送执行命令，通过无扰动切换模块(2)以及电磁式自耦调压谐波抑制单元(3)实现电磁平衡的负载柔性调节和无扰动切换配合，对用电设备供电参数进行调整，使用电设备工作状态靠近最佳工作点，避免电压波形失真以及电压波动，确保电压压降和三相的平衡性。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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