一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的實(shí)時(shí)無(wú)級(jí)補(bǔ)償，具有補(bǔ)償精度高，響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)。在補(bǔ)償無(wú)功的同時(shí)還可以抑制電網(wǎng)中的諧波，從而減小用戶用電器的有功功率損耗，增加穩(wěn)定與安全系數(shù)，并更加增強(qiáng)混合裝置自身的穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，適用于低壓電網(wǎng)電能質(zhì)量治理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近幾年來(lái)國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求的逐步提高，有些地區(qū)的供電部門(mén)已經(jīng)計(jì)劃將功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)提高到0.95至0.98。同時(shí)隨著電力電子設(shè)備(特別是變頻器與整流裝置)的發(fā)展與推廣，用電環(huán)境也比以往更加多變復(fù)雜。傳統(tǒng)的無(wú)源功率補(bǔ)償器與無(wú)源諧波抑制裝置已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，SVG作為無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域中最先進(jìn)的技術(shù)，其市場(chǎng)也隨之呈現(xiàn)出很大的增長(zhǎng)。從實(shí)際應(yīng)用效果上講，SVG無(wú)論是實(shí)際補(bǔ)償效果還是抗干擾的能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SVC產(chǎn)品。但是在現(xiàn)階段，絕大多數(shù)客戶所使用負(fù)載相對(duì)平穩(wěn)，所以SVC等產(chǎn)品經(jīng)過(guò)改造以后還是可以滿足客戶需求的，而且由于SVC技術(shù)含量較低，發(fā)展成熟，所以價(jià)格低廉。SVG雖然性能優(yōu)越，但價(jià)格偏高，所以在市場(chǎng)中反而處于略勢(shì)地位。本實(shí)用新型的輸出特性與響應(yīng)時(shí)間與靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)相近，但成本遠(yuǎn)小于SVG，具有很高的性價(jià)比，是適用于現(xiàn)有電力市場(chǎng)電能質(zhì)量治理的優(yōu)質(zhì)方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，通過(guò)功率模塊單元組和TSC的相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的無(wú)級(jí)補(bǔ)償，補(bǔ)償精度高，功率效率高。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個(gè)并聯(lián)的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干并聯(lián)電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以并聯(lián)的方式與斷路器和接觸器相連，并接入電網(wǎng)；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路、I/O電路經(jīng)排線與控制器相連；工作時(shí)，TSC補(bǔ)償比較平穩(wěn)的無(wú)功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的無(wú)級(jí)補(bǔ)償。每組TSC的容量應(yīng)與單組功率模塊的補(bǔ)償容量相等，這樣安排能夠最合理的滿足本實(shí)用新型無(wú)級(jí)補(bǔ)償?shù)墓δ芤蟆?br> [0005]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:功率模塊單元組采用獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)，可嵌入到第三方柜機(jī)應(yīng)用，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝擴(kuò)容和維護(hù)。由于在實(shí)際工況中無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償部分相對(duì)較小，所以SVG的容量并不需要太高。
[0006]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:功率模塊單元具有無(wú)功和諧波選擇性補(bǔ)償功能，可單獨(dú)進(jìn)行無(wú)功或諧波補(bǔ)償，也可諧波和無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:當(dāng)系統(tǒng)快速變化的無(wú)功容量或諧波容量大于單個(gè)模塊的容量時(shí)，可采取多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行的方式。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:當(dāng)多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，采用載波移相PWM控制，用以消除輸出電流紋波；對(duì)于具有η個(gè)并聯(lián)的模塊，其中第i個(gè)模塊的載波移相角度Θ計(jì)算如下:
[0009]θ = (2*Ji*i)/n,
[0010]其中n為并聯(lián)模塊的個(gè)數(shù)，0≤i <n(n為整數(shù))。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:補(bǔ)償精度高，功率效率高，降低電網(wǎng)電壓畸變率，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，無(wú)級(jí)功率補(bǔ)償，適用負(fù)載廣泛，帶防雷防浪涌功能，可長(zhǎng)期連續(xù)工作，噪音低，保護(hù)功能強(qiáng)，運(yùn)行可靠，使用維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0013]圖2為T(mén)SC組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為功率模塊單元組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為單個(gè)功率模塊單元的結(jié)構(gòu)原理圖；
【具體實(shí)施方式】:
[0016]為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
[0017]參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型提出了一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個(gè)并聯(lián)的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干并聯(lián)電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以并聯(lián)的方式與斷路器和接觸器相連，并接入電網(wǎng)；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路、I/O電路經(jīng)排線與控制器相連；工作時(shí)，TSC補(bǔ)償比較平穩(wěn)的無(wú)功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的無(wú)級(jí)補(bǔ)償。功率模塊單元組采用模塊化設(shè)計(jì)，可嵌入到第三方柜機(jī)應(yīng)用，功率模塊單元具有無(wú)功和諧波選擇性補(bǔ)償功能，可單獨(dú)進(jìn)行無(wú)功或諧波補(bǔ)償，也可諧波和無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償。
[0018]負(fù)載與斷路器及主接觸器并聯(lián)連接于電網(wǎng)，斷路器及主接觸器控制TSC組和功率模塊單元組的開(kāi)啟和關(guān)閉，結(jié)合附圖2與附圖3，TSC組中各個(gè)單元和功率模塊單元組中各個(gè)模塊采用并聯(lián)連接的方式，其中某個(gè)或某幾個(gè)模塊發(fā)生故障，不會(huì)對(duì)其他模塊產(chǎn)生影響。
[0019]控制器的結(jié)構(gòu)為多DSP+CPLD模式，采用先進(jìn)的控制算法，實(shí)時(shí)檢測(cè)并計(jì)算出電網(wǎng)或負(fù)載所需要的無(wú)功容量，通過(guò)排線與驅(qū)動(dòng)電路相連，控制功率模塊單元補(bǔ)償快速變化的無(wú)功負(fù)載；控制器通過(guò)排線與I/o電路相連，控制TSC組各補(bǔ)償支路投切，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)功功率補(bǔ)償。功率模塊單元可以適時(shí)輸出感性或容性無(wú)功，實(shí)現(xiàn)對(duì)快速變化負(fù)荷的精確補(bǔ)償，來(lái)調(diào)節(jié)和平衡系統(tǒng)的無(wú)功功率。
[0020]結(jié)合附圖，功率模塊單元組中各個(gè)功率模塊通過(guò)電抗器接入電網(wǎng)，不僅能補(bǔ)償無(wú)功，還能補(bǔ)償諧波。當(dāng)負(fù)載2中動(dòng)態(tài)變化的無(wú)功容量或諧波容量大于單個(gè)模塊的容量時(shí)，則需要多個(gè)模塊并聯(lián)組合，采用電流均分控制能夠使各個(gè)模塊補(bǔ)償相同的諧波電流。
[0021]當(dāng)功率模塊單元多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，采用載波移相PWM控制，用以消除輸出電流紋波；對(duì)于具有η個(gè)并聯(lián)的模塊，其中第i個(gè)模塊的載波移相角度Θ計(jì)算如下:
[0022]Θ = (2*J i*i)/n,
[0023]其中η為并聯(lián)模塊的個(gè)數(shù)，O≤i < η (η為整數(shù))。[0024]功率模塊單元中各個(gè)模塊具有完全相同的調(diào)制波，總的輸出電流等于各個(gè)模塊輸出電流之和，載波移相使得每個(gè)模塊輸出電流的脈動(dòng)紋波也相移一定的角度，合成時(shí)各模塊電流紋波互相抵消，從而大大減小了總的電流紋波。這種方法較傳統(tǒng)的功率模塊直接并聯(lián)均流性要好，安全穩(wěn)定系數(shù)更高。
【權(quán)利要求】
1.一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，其特征在于:包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個(gè)并聯(lián)的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干并聯(lián)電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以并聯(lián)的方式與斷路器和接觸器相連，并接入電網(wǎng)；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路、I/O電路經(jīng)排線與控制器相連；工作時(shí)，TSC補(bǔ)償比較平穩(wěn)的無(wú)功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的無(wú)級(jí)補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，其特征在于:功率模塊單元組采用模塊化設(shè)計(jì)，可嵌入到第三方柜機(jī)應(yīng)用。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，其特征在于:功率模塊單元具有無(wú)功和諧波選擇性補(bǔ)償功能，可單獨(dú)進(jìn)行無(wú)功或諧波補(bǔ)償，也可諧波和無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，其特征在于:當(dāng)系統(tǒng)快速變化的無(wú)功容量或諧波容量大于單個(gè)模塊的容量時(shí)，可采取多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行的方式。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于載波移相的新型綜合有源補(bǔ)償裝置，其特征在于:當(dāng)多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，采用載波移相PWM控制；對(duì)于具有η個(gè)并聯(lián)的模塊，其中第i個(gè)模塊的載波移相角度Θ計(jì)算如下:
Θ = (2* Ji *i) /n, 其中η為并聯(lián)模塊的個(gè)數(shù)，O≤i <n(n為整數(shù))。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK203800603SQ201420152683
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】于晶, 張偉, 華聞達(dá), 張莉 申請(qǐng)人:江蘇博力電氣科技有限公司