一種新型的混合型無功補償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型的混合型無功補償裝置，包括新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一對雙向有源SVG(有源無功補償發(fā)生器)和共補、分補的TSC及TCR協(xié)同控制；通過統(tǒng)一的控制目標(biāo)量，提高了有源部分和無源部分的協(xié)同補償能力；顯著降低了裝置中SVG的容量和避免了TSC、TCR的頻繁投切。SVG與SVC協(xié)同工作效率低、三相共補的SVC與單相分補的SVC協(xié)同補償效率差的缺陷，有效降低了裝置的成本和提高了系統(tǒng)可靠性、補償精度、動態(tài)響應(yīng)時間和運行壽命。
【專利說明】一種新型的混合型無功補償裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種有源SVG與無源SVC混合無功補償?shù)耐負浣Y(jié)構(gòu)和其聯(lián)合協(xié)同補償。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，一般采用電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合方式以實現(xiàn)無功補償，這種有源的無功補償發(fā)生器(SVG)具有響應(yīng)時間快、補償精度高(無級)、不會與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振點、自身不會產(chǎn)生諧波、體積小、壽命長等優(yōu)點，但成本高；SVC的優(yōu)點是成本低，但有響應(yīng)時間慢、補償精度低(一組一組的投切，有級)、可能與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振點(無電抗器的TSC)、投切時產(chǎn)生諧波、對于波動性負載將導(dǎo)致頻繁投切、體積大、壽命短。將SVG和SVC合理結(jié)合，可以實現(xiàn)兩者的優(yōu)、缺點互補。
[0003]對于單獨SVC的投切控制是以電網(wǎng)的功率因數(shù)為目標(biāo)，只有采用電網(wǎng)側(cè)采樣方式才能實現(xiàn)正確的投切控制，在三相四線制不平衡系統(tǒng)中，對于有共補和分補的SVC系統(tǒng)，三相共補投切和單相分補投切無法實現(xiàn)合理的協(xié)同統(tǒng)一的投切補償。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種新型的混合型無功補償裝置，將SVG和SVC合理結(jié)合，采用電網(wǎng)側(cè)采樣方式實現(xiàn)正確的投切控制，有效降低了裝置的成本和提高了系統(tǒng)可靠性、補償精度、動態(tài)響應(yīng)時間和運行壽命。
[0005]為達到上述目的，本實用新型提供了一種新型的混合型無功補償裝置，包括有源無功發(fā)生器SVG和有調(diào)諧串聯(lián)電抗器的TSC、TCR，所述SVG采用三相四線制拓撲結(jié)構(gòu)，通過濾波電感并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)，且SVG的三相四線制中直流側(cè)的中心點、A相、B相、C相分別與交流電網(wǎng)的N點、A相、B相、C相連接；所述TSC由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，且均串聯(lián)有調(diào)諧電抗器，所述TCR也由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，均并聯(lián)接入三相交流電網(wǎng)；SVG、TSC、TCR補償控制使用一個統(tǒng)一協(xié)同控制系統(tǒng)；SVG采用三相四線制拓撲結(jié)構(gòu)與TSC、TCR的三相共補、單相分補拓撲結(jié)構(gòu)，協(xié)同補償，實現(xiàn)平衡與不平衡(負序)補償?shù)暮侠泶钆洹?br> [0006]本實用新型的進一步改進在于:所述三相共補TSC由兩可控硅單元的投切開關(guān)、三相調(diào)諧電抗器、三相共補自愈式電容組成且無N線并聯(lián)到交流電網(wǎng)，所述單相分補TSC由三可控硅單元的投切開關(guān)、單相調(diào)諧電抗器、單相分補自愈式電容組成且有N線并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)；所述三相共補TCR由兩可控硅單元的投切開關(guān)、共補電抗器組成且無N線并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)，所述單相分補TCR由三可控硅單元的投切開關(guān)、單相分補電抗器組成且有N線并聯(lián)到交流電網(wǎng)。
[0007]本實用新型的進一步改進在于:統(tǒng)一的控制系統(tǒng)包括外部信息采樣單元、算法控制單元和驅(qū)動控制單元三部分，通過外部信息采樣單元統(tǒng)一將外部電壓、電流、數(shù)字信息采樣到控制單元，在控制單元中統(tǒng)一計算出電網(wǎng)系統(tǒng)中A、B、C三相的無功補償目標(biāo)量IAq、IB(1、Iqi，該三相無功補償目標(biāo)量作為SVG、TSC、TCR補償控制的統(tǒng)一目標(biāo)量，通過滯環(huán)閉鎖投切控制，將動態(tài)無功作為SVG的補償目標(biāo)量，將靜態(tài)無功作為TSC、TCR投切控制目標(biāo)量。
[0008]本實用新型的進一步改進在于:包括SVC(TSC、TCR)的共補投切控制和分補投切控制，SVC未能補償?shù)母飨嗍Ｓ酂o功或SVC過補的各相無功將由SVG實現(xiàn)動態(tài)補償；對于SVC的投切控制采用投入的臨界值比切除的臨界值大，從而使投入與切除之間有一個滯環(huán)閉鎖，避免了投切振蕩的出現(xiàn)。
[0009]本實用新型的進一步改進在于:包括SVC共補和分補的投切控制判斷量采用的是統(tǒng)一的無功補償目標(biāo)量，從而實現(xiàn)SVC共補與分補的協(xié)同補償；分補的SVC同時具有共補的功能，它將根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的無功自動判斷該組分補SVC是作為分補功能補償還是作為共補功能補償，且具有互鎖功能，當(dāng)作為分補功能時則將鎖住共補功能，當(dāng)作為共補功能時則將鎖住分補功能，當(dāng)該組SVC切除時則都將解鎖。
[0010]本實用新型的有益效果是:(I)采用統(tǒng)一的補償目標(biāo)量，實現(xiàn)SVG、SVC協(xié)同補償，避免有源補償和無源補償?shù)母髯詾檎?br> [0011](2)將三相共補的SVC和單相分補的SVC放在同一個無功補償系統(tǒng)中，有效的與SVG相結(jié)合，實現(xiàn)響應(yīng)速度快、精度高、成本低、體積小的不平衡補償；
[0012](3)使SVC中的共補部分和分補部分協(xié)同補償，充分發(fā)揮SVC的補償效果；
[0013](4)使混合補償裝置中的SVG容量最小化,顯著減小了 SVG的體積，從而可以使SVG、SVC集成在一個柜體內(nèi)，減少了體積；
[0014](5)混合補償裝置中SVC補償靜態(tài)無功、SVG補償動態(tài)無功，從而補償系統(tǒng)的響應(yīng)速度為SVG的動態(tài)響應(yīng)速度；
[0015](6)使用滯環(huán)閉鎖控制，在波動負載情況下，避免了 SVC的頻繁投入和切除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型及聯(lián)合補償控制策略在三相四線制系統(tǒng)中的拓撲結(jié)構(gòu)電氣原理圖；
[0017]圖2為本實用新型的控制硬件結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0018]為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不對本實用新型的保護范圍構(gòu)成限定。
[0019]參見附圖1，本實用新型提出了一種新型的混合型無功補償裝置，包括有源無功發(fā)生器SVG和有調(diào)諧串聯(lián)電抗器的TSC、TCR，所述SVG采用三相四線制拓撲結(jié)構(gòu)，通過濾波電感并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)，且SVG的三相四線制中直流側(cè)的中心點、A相、B相、C相分別與交流電網(wǎng)的N點、A相、B相、C相連接；所述TSC由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，且均串聯(lián)有調(diào)諧電抗器，所述TCR也由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，均并聯(lián)接入三相交流電網(wǎng)；SVG、TSC、TCR補償控制使用一個統(tǒng)一協(xié)同控制系統(tǒng)。
[0020]將單相補償?shù)耐負浜腿喙惭a的拓撲合理有效的結(jié)合，其中單相分補容量和三相共補容量的配置將根據(jù)負載的三相不平衡程度確定；無源的SVC由單相分補和三相共補的TSC (可控硅投切的電容補償裝置)、TCR (可控硅投切的電感補償裝置)組成，SVG使用可以單相不平衡補償?shù)耐負浣Y(jié)構(gòu)；svc中的三相共補部分補償?shù)氖侨嗥胶獾臒o功，SVC中的單相分補部分補償各相不平衡無功，并且當(dāng)負載的不平衡程度小時，該組單相分補SVC在沒有作分補使用時還可以作為三相共補使用。結(jié)合附圖2，通過采樣單元將電網(wǎng)系統(tǒng)的A、B、C三相電壓電流、SVG的A、B、C三相電流及直流側(cè)電壓、SVC的A、B、C三相電流、用于保護的數(shù)字信號，采樣到控制單元，通過統(tǒng)一計算出SVG的動態(tài)補償電流目標(biāo)量和SVC的投切組數(shù)；SVG通過電網(wǎng)電壓前饋環(huán)、直流電壓外環(huán)、電流跟蹤內(nèi)環(huán)得到A、B、C三相的PWM占空比值，再通過IGBT驅(qū)動板的取反和死區(qū)時間設(shè)置，得到六路的PWM控制信號以控制IGBT的開通和關(guān)斷，完成各相無功目標(biāo)電流的補償；根據(jù)SVC的投切組數(shù)，通過隔離電路將低電平的控制信號轉(zhuǎn)換成12V的驅(qū)動電平，再用驅(qū)動電平控制可控硅的通斷，其中12V電平采用獨立的開關(guān)電源，以保證驅(qū)動電平的穩(wěn)定和驅(qū)動功率。
[0021]檢測電網(wǎng)三相電壓、電網(wǎng)側(cè)或負載側(cè)的三相電流、SVG的三相電流、SVG的直流側(cè)電壓、SVC的三相電流，通過鎖相環(huán)將電網(wǎng)的三相A、B、C電壓的相位角度鎖得θ Α、θ Β、Θ c，根據(jù)采樣的電網(wǎng)側(cè)或負載側(cè)的三相電流，通過計算得到三相無功電流;根據(jù)電網(wǎng)側(cè)的采樣方式，再通過對IM、IBQ> I。,進行PI調(diào)節(jié)最終得到負載的無功補償量。根據(jù)各組SVC的投入臨界值和切除臨界值，計算要投入或切除的SVC組數(shù)(三相共補SVC組數(shù)和單相分補SVC組數(shù))，通過SVG的電網(wǎng)電壓開環(huán)控制、電流內(nèi)閉環(huán)和直流側(cè)電壓外閉環(huán)控制，得到A、B、C三相的PWM占空比，通過PWM驅(qū)動單元和投切控制隔離驅(qū)動單元，分別驅(qū)動IGBT和可控硅。
[0022]混合補償系統(tǒng)中的SVC、SVG的容量配置，遵循的原則是SVC的容量為所測量負載的平均無功容量(其中SVC中的TCR容量可以根據(jù)負載的最大容性無功容量確定)、SVG的容量為所測量負載的總波動無功減去平均無功的容量，這樣就顯著減少了 SVG在無功補償系統(tǒng)中的容量，但無功補償系統(tǒng)的補償動態(tài)響應(yīng)速度與SVG的響應(yīng)速度一樣；采樣點無論是在電網(wǎng)側(cè)還是在負載側(cè)都不影響系統(tǒng)的控制，都是SVG補償動態(tài)無功，SVC補償平均無功，解決了現(xiàn)有技術(shù)中SVC補償?shù)牟蓸狱c限制。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的混合型無功補償裝置，其特征在于:包括有源無功發(fā)生器SVG和有調(diào)諧串聯(lián)電抗器的TSC、TCR，所述SVG采用三相四線制拓撲結(jié)構(gòu)，通過濾波電感并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)，且SVG的三相四線制中直流側(cè)的中心點、A相、B相、C相分別與交流電網(wǎng)的N點、A相、B相、C相連接；所述TSC由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，且均串聯(lián)有調(diào)諧電抗器，所述TCR也由三相共補和單相分補兩種拓撲組成，均并聯(lián)接入三相交流電網(wǎng)；SVG、TSC、TCR補償控制使用一個統(tǒng)一協(xié)同控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型的混合型無功補償裝置，其特征在于:所述三相共補TSC由兩可控硅單元的投切開關(guān)、三相調(diào)諧電抗器、三相共補自愈式電容組成且無N線并聯(lián)到交流電網(wǎng)，所述單相分補TSC由三可控硅單元的投切開關(guān)、單相調(diào)諧電抗器、單相分補自愈式電容組成且有N線并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)；所述三相共補TCR由兩可控硅單元的投切開關(guān)、共補電抗器組成且無N線并聯(lián)到三相交流電網(wǎng)，所述單相分補TCR由三可控硅單元的投切開關(guān)、單相分補電抗器組成且有N線并聯(lián)到交流電網(wǎng)。
【文檔編號】H02J3/18GK203933025SQ201420152685
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】李運生, 于晶, 張偉, 華聞達, 張莉 申請人:江蘇博力電氣科技有限公司