專利名稱：晶閘管投切無功補償與濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶閘管投切無功補償與濾波裝置，屬于無功補償與電能質(zhì)量治理領(lǐng)域，適用于供電及工礦業(yè)企事業(yè)單位無功動態(tài)補償與濾波等場合。
背景技術(shù)：
目前，隨著經(jīng)濟與技術(shù)水平的發(fā)展，供電的可靠性和供電質(zhì)量被廣泛關(guān)注。由于電網(wǎng)負荷的不斷增加，不但改變了電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和電源分布，而且造成系統(tǒng)的無功分布不盡合理，甚至可能出現(xiàn)局部地區(qū)無功嚴重不足、電壓水平普遍較低的情況。此外，功率因數(shù)和電壓的降低將使電氣設(shè)備得不到充分利用，降低了網(wǎng)絡傳輸能力，并引起損耗增加。 同時由于電弧爐、大型軋機等大容量、沖擊性、非線性負荷的增加，使電網(wǎng)的電壓與電流諧波含量增加，惡化電網(wǎng)供電質(zhì)量，甚至導致原有的并聯(lián)電容器組與電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生諧振，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此必須要采用相應的濾波補償技術(shù)實現(xiàn)無功補償與諧波抑制的系統(tǒng)解決。電力系統(tǒng)無功補償中最常見的補償設(shè)備是晶閘管投切電容器(TSC)，它主要是由固定電容補償演變而來，屬于并聯(lián)型補償設(shè)備。晶閘管投切電容器通過給系統(tǒng)注入超前的容性無功電流來平衡系統(tǒng)中存在的感性無功電流，從而達到無功補償?shù)哪康摹＞чl管投切電容器的典型裝置通常由兩大部分組成一部分為TSC主電路，它包括晶閘管開關(guān)(若干組)、補償電容器(同樣分成若干組)及阻尼電抗器；另一部分為TSC控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集與檢測、參數(shù)運算、投切控制和觸發(fā)控制四個環(huán)節(jié)組成。通過TSC控制系統(tǒng)對系統(tǒng)的電壓/電流參數(shù)的測量計算，調(diào)節(jié)TSC裝置的投切路數(shù)，從而實現(xiàn)對負荷波動的無功實現(xiàn)動態(tài)補償。但該典型裝置只有補償功能而沒有濾波功能，不能實現(xiàn)補償與濾波功能的綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能無功補償又能實現(xiàn)濾波的晶閘管投切無功補償與濾波裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種晶閘管投切無功補償與濾波裝置，它包括三個電流互感器，電壓互感器、電網(wǎng)母線、控制單元、兩個晶閘管開關(guān)和補償濾波支路，電網(wǎng)母線由A相線、B相線和C相線組成，各個電流互感器的一次側(cè)分別與A相線、B相線和C相線串聯(lián)，電壓互感器的一次側(cè)分別與A相線、B相線和C相線相連接，電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)分別與控制單元相連接，補償濾波支路由三個補償電容器三角形聯(lián)結(jié)，各個結(jié)點再串聯(lián)一個濾波電抗器而成，一個晶閘管開關(guān)的一端與濾波電抗器相連接，另一端與A 相線相連接，另一個晶閘管開關(guān)的一端與另一個濾波電抗器相連接，另一端與C相線相連接，第三個濾波電抗器與B相線相連接，晶閘管開關(guān)由兩個晶閘管反向并聯(lián)而成，晶閘管的控制極與控制單元相連接。采用了上述技術(shù)方案后，通過電流互感器及電壓互感器的作用將電網(wǎng)中A相線、 B相線和C相線的電流與電壓送到控制單元中，控制單元通過計算得到需要補償?shù)臒o功功率，然后產(chǎn)生相應的控制投切命令使得晶閘管開關(guān)導通或關(guān)斷，于是使得由濾波電抗器和補償電容器組成的補償濾波支路投入或切除，從而實現(xiàn)了無功補償與濾波的綜合功能。其中在晶閘管投切無功補償與濾波裝置的設(shè)計時應該先按照需要補償?shù)臒o功功率的大小及電網(wǎng)中各次諧波的含量進行分析，然后選擇出相應的電抗器，經(jīng)過計算再選擇電容的電壓與電容容量，通過仿真計算驗證所設(shè)計的晶閘管投切控制的無功補償與濾波裝置的各元件的參數(shù)。


圖1為本發(fā)明的晶閘管投切無功補償與濾波裝置的接線示意圖； 圖2為本發(fā)明的晶閘管投切無功補償與濾波裝置的設(shè)計流程圖3為本發(fā)明的晶閘管投切無功補償與濾波裝置的投切觸發(fā)控制順序流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種晶閘管投切無功補償與濾波裝置，它包括三個電流互感器1，電壓互感器2、電網(wǎng)母線3、控制單元4、兩個晶閘管開關(guān)5和補償濾波支路6，電網(wǎng)母線3由A 相線3-1、B相線3-2和C相線3-3組成，各個電流互感器1的一次側(cè)分別與A相線3_1、B 相線3-2和C相線3-3串聯(lián)，電壓互感器2的一次側(cè)分別與A相線3-1、B相線3_2和C相線3-3相連接，電流互感器1和電壓互感器2的二次側(cè)分別與控制單元4相連接，補償濾波支路6由三個補償電容器6-1三角形聯(lián)結(jié)，各個結(jié)點再串聯(lián)一個濾波電抗器6-2而成，一個晶閘管開關(guān)5的一端與濾波電抗器6-2相連接，另一端與A相線3-1相連接，另一個晶閘管開關(guān)5的一端與另一個濾波電抗器6-2相連接，另一端與C相線3-3相連接，第三個濾波電抗器6-2與B相線3-2相連接，晶閘管開關(guān)5由兩個晶閘管5-1反向并聯(lián)而成，晶閘管5_1 的控制極與控制單元4相連接。如圖2所示，在對本發(fā)明進行設(shè)計時應該先按照需要補償?shù)臒o功功率的大小及電網(wǎng)中各次諧波的含量進行分析，然后選擇出相應的濾波電抗器6-2，經(jīng)過計算再選擇補償電容器6-1的電壓與電容容量，通過仿真計算驗證所設(shè)計的晶閘管投切無功補償與濾波裝置的各元件的參數(shù)。如圖3所示，為了實現(xiàn)對晶閘管開關(guān)5的準確控制，必須要合理的設(shè)計晶閘管5-1 的觸發(fā)導通與關(guān)斷的時序，以保證晶閘管開關(guān)的響應時間小于20ms，并且在投入時補償濾波支路6無涌流，在晶閘管5-1關(guān)斷時，補償濾波支路6不產(chǎn)生較高的反向關(guān)斷電壓。本發(fā)明通過對該類補償濾波裝置的研究，發(fā)現(xiàn)如果能夠正確的控制補償濾波支路6的三相導通與關(guān)斷順序，則可以有效避免在晶閘管5-1觸發(fā)導通時的涌流和關(guān)斷時產(chǎn)生的反向過電壓，具體方法如下
1、在晶閘管投切無功補償與濾波裝置一上電時，先通過檢測三相電壓來判斷此時系統(tǒng)的相序情況，其中正相序是A相超前B相120°，B相超前C相120° ；負相序是A相超前C 相120°，C相超前B相120°。2、在相序判定的情況下，在每次對晶閘管5-1進行觸發(fā)導通與關(guān)斷時按照以下的
4觸發(fā)及關(guān)斷順序在正相序情況下，導通時每次先觸發(fā)C相，再觸發(fā)A相，關(guān)斷時每次先關(guān)斷 A相，再關(guān)斷C相；在負相序情況下，導通時每次先觸發(fā)A相，再觸發(fā)C相，關(guān)斷時每次先關(guān)斷C相，再關(guān)斷A相。3、在觸發(fā)導通晶閘管開關(guān)5時，先要判斷晶閘管5-1兩端的電壓是否相等，只有在晶閘管5-1兩端電壓相等時，觸發(fā)導通才能保證補償與濾波支路6無涌流的投入。本發(fā)明的工作原理如下
在晶閘管投切無功補償與濾波裝置連接到電網(wǎng)后，控制單元4通過電壓互感器2和電流互感器1對電網(wǎng)的電壓與電流進行測量，通過計算得到此時負載的有功功率、無功功率及功率因數(shù)等參數(shù)，按照補償后功率因數(shù)的要求計算出需要補償?shù)臒o功功率大小，再按照在設(shè)計時已選定的補償濾波支路6的補償容量，選擇相應的補償濾波支路6發(fā)出投入或切除命令。此時控制單元4將根據(jù)實際所測得相序的實際情況，采用本發(fā)明中所設(shè)計的投切觸發(fā)順序，分別對A相、C相的晶閘管5-1產(chǎn)生(或停止)觸發(fā)脈沖，從而保證在晶閘管投切無功補償與濾波裝置工作投入時補償濾波支路6無涌流，在晶閘管5-1關(guān)斷時，補償濾波支路6不產(chǎn)生較高的反向關(guān)斷電壓，此時每一次觸發(fā)導通一定是在晶閘管5-1兩端電壓相等的時候，所以投入時無暫態(tài)過渡過程，可以保證投切動作時間小于20ms。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種晶閘管投切無功補償與濾波裝置，其特征在于它包括三個電流互感器(1)，電壓互感器(2)、電網(wǎng)母線(3)、控制單元(4)、兩個晶閘管開關(guān)(5)和補償濾波支路(6)，電網(wǎng)母線(3)由A相線(3-1)、Β相線(3-2)和C相線(3-3)組成，各個電流互感器(1)的一次側(cè)分別與A相線(3-1)、Β相線(3-2)和C相線(3-3)串聯(lián)，電壓互感器(2)的一次側(cè)分別與A 相線(3-1)、Β相線(3-2)和C相線(3-3)相連接，電流互感器(1)和電壓互感器(2)的二次側(cè)分別與控制單元(4)相連接，補償濾波支路(6)由三個補償電容器(6-1)三角形聯(lián)結(jié)，各個結(jié)點再串聯(lián)一個濾波電抗器(6-2)而成，一個晶閘管開關(guān)(5)的一端與濾波電抗器(6-2) 相連接，另一端與A相線(3-1)相連接，另一個晶閘管開關(guān)(5)的一端與另一個濾波電抗器 (6-2)相連接，另一端與C相線(3-3)相連接，第三個濾波電抗器(6-2)與B相線(3_2)相連接，晶閘管開關(guān)(5)由兩個晶閘管(5-1)反向并聯(lián)而成，晶閘管(5-1)的控制極與控制單元(4)相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶閘管投切無功補償與濾波裝置，它包括三個電流互感器，電壓互感器、電網(wǎng)母線、控制單元、若干組晶閘管開關(guān)和補償濾波支路，三個電流互感器的一次側(cè)分別串聯(lián)在電網(wǎng)中A相、B相、C相母線，電壓互感器的一次側(cè)分別與電網(wǎng)中A相、B相、C相母線連接，電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)分別與控制單元相連接，補償濾波支路由三個補償電容器三角形聯(lián)結(jié)，各個結(jié)點再串聯(lián)一個濾波電抗器而成，每組晶閘管開關(guān)由兩個反向并聯(lián)的晶閘管組成，每個補償濾波支路通過兩組晶閘管開關(guān)分別接至電網(wǎng)A相與C相母線，補償濾波支路的第三個接點直接與電網(wǎng)B相母線相連，每個晶閘管的控制極與控制單元相連接。本發(fā)明既具有無功補償?shù)墓δ苡志哂袑崿F(xiàn)濾波的功能。
文檔編號H02J3/01GK102403726SQ20111043237
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者胡道浩 申請人:常州萊寶電力濾波有限公司