本發(fā)明涉及電網(wǎng)無功補償技術(shù)，更具體地說，它涉及一種電網(wǎng)無功功率無級補償電路、補償方法。

背景技術(shù)：

在配電網(wǎng)中，電力發(fā)電機所發(fā)的無功功率和輸電線的功率常常不足以滿足網(wǎng)中大量的電機、變壓器、電抗器、熒光燈等感性負(fù)載的無功需求以及系統(tǒng)中無功的損耗，因而往往造成電網(wǎng)功率因數(shù)下降、電網(wǎng)系統(tǒng)利用率降低。為了減少有功損失和電壓降落、減少電力輸送中的損耗，更為了電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、高效地運行，提高電力輸送的容量和質(zhì)量，通常都要進行就近的無功功率補償或者調(diào)節(jié)。目前廣泛采用通過投切并聯(lián)電容器（組）的方式進行無功補償，其原理是先通過監(jiān)測線路電壓與電流，計算功率因數(shù)；如果功率因數(shù)滯后則投入電容，如果功率因數(shù)超前則切除電容。

然而，采用這種補償方式，存在一定的弊端，由于電容器的容量是固定不變的，其在并入電網(wǎng)后，只能對電網(wǎng)的功率因數(shù)進行定量補償，但電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)可能只需要一半電容器的容量，如果將電容器投入，就會出現(xiàn)過補償?shù)那闆r，因而傳統(tǒng)的補償方式在這個時候就顯得不適用。

目前，也有采用多組電容器的方案，根據(jù)電網(wǎng)的無功功率的大小級別，選擇投入一組或多組電容器；但是，即使是采用這種補償方式，其也存在匹配性差的問題，因為電網(wǎng)的無功功率是不可預(yù)測的變量，進而仍然會存在一定的誤差（欠補或過補）。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種電網(wǎng)無功功率無級補償電路，能夠根據(jù)電網(wǎng)的當(dāng)前功率因數(shù)，對電網(wǎng)進行精確補償。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種電網(wǎng)無功功率無級補償電路，包括：

補償電容組；

檢測模塊，與電網(wǎng)耦接，用于檢測電網(wǎng)的電壓值、電流值，并輸出相應(yīng)的電壓檢測信號、電流檢測信號；

MCU控制電路，與所述檢測模塊耦接，用于：

接收所述電壓檢測信號和電流檢測信號，并據(jù)此計算出電網(wǎng)的功率因數(shù)；

將計算結(jié)果與預(yù)設(shè)值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出調(diào)整信號；

以及電壓調(diào)節(jié)電路，耦接于電網(wǎng)與補償電容組之間，并與MCU控制電路耦接，用于響應(yīng)于所述調(diào)整信號以調(diào)整電網(wǎng)加載于補償電容組上的電壓。

優(yōu)選地，所述電壓調(diào)節(jié)電路包括第一IGBT、第二IGBT、第一電阻以及第二電阻；其中，所述第一IGBT和第二IGBT的柵極均耦接于MCU控制電路以接收所述調(diào)整信號；所述第一IGBT的集電極耦接于電網(wǎng)，發(fā)射極耦接于第二IGBT的發(fā)射極；所述第二IGBT的集電極耦接于補償電容組；所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)，且第一電阻的另一端耦接于第一IGBT的柵極，第二電阻的另一端耦接于第二IGBT的柵極，第一電阻與第二電阻的連接點耦接于第一IGBT和第二IGBT的發(fā)射極。

優(yōu)選地，所述第一IGBT的集電極與電網(wǎng)之間還耦接有一電抗器。

優(yōu)選地，還包括一電容器，所述電容器的一端耦接于所述第一IGBT的集電極，另一端耦接于第二IGBT的集電極。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種電網(wǎng)無功功率無級補償方法，能夠根據(jù)電網(wǎng)的當(dāng)前功率因數(shù)，對電網(wǎng)進行精確補償。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種電網(wǎng)無功功率無級補償方法，包括：

在補償電容與電網(wǎng)之間耦接一電壓調(diào)節(jié)電路；

檢測電網(wǎng)的電壓值、電流值；

根據(jù)檢測結(jié)果計算出電網(wǎng)的功率因數(shù)；

將計算結(jié)果與預(yù)設(shè)值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出，以調(diào)節(jié)電網(wǎng)加載于補償電容組上的電壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：能夠?qū)崟r地根據(jù)電網(wǎng)的功率因數(shù)，并通過調(diào)整電網(wǎng)加載于補償電容組上的電流，進而實現(xiàn)調(diào)整補償電容組投入到電網(wǎng)的實際容量；如此，即不會不出欠補償或過補償?shù)那闆r。

附圖說明

圖1為實施中電網(wǎng)無功功率無級補償電路的模塊原理圖；

圖2為實施例中電壓檢測電路、電壓過零檢測電路的電路圖；

圖3為實施例中電流檢測電路、電流過流檢測電路的電路圖；

圖4為實施例中電壓調(diào)節(jié)電路的電路圖。

附圖標(biāo)記：100、電壓檢測電路；200、電壓過零檢測電路；300、電流檢測電路；400、電流過流檢測電路；500、電壓調(diào)節(jié)電路。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。

參照圖1，一種電網(wǎng)無功功率無級補償電路，包括補償電容組、檢測模塊、MCU控制電路以及電壓調(diào)節(jié)電路500。

所述檢測模塊包括電流檢測電路300、電流過流檢測電路400、電壓檢測電路100、電壓過零檢測電路200；其中，電壓檢測電路100、電壓過零檢測電路200如圖2所示，變壓器A15的一次側(cè)耦接于電網(wǎng)，二次側(cè)的一路耦接于由運算放大器U5D、U5C構(gòu)成的整流電路，進而變壓器A15的二次側(cè)的輸出電壓變?yōu)橹绷餍问降碾妷簷z測信號U_IN。變壓器A15的二次側(cè)的另一路耦接于由運算放大器U5A構(gòu)成的比較電路，當(dāng)電網(wǎng)的電壓由正半周過零到負(fù)半周時，運算放大器U5A的反相輸入端電壓高于同相輸入端，運算放大器U5A輸出高電平的過零檢測信號U0，當(dāng)電網(wǎng)的電壓由負(fù)半周過零到正半周時，運算放大器U5A的反相輸入端電壓低于同相輸入端，運算放大器U5A輸出低電平的過零檢測信號U0。

電流檢測電路300、電流過零檢測電路的電路圖如圖3所示，其檢測原理與電壓檢測電路100、電壓過零檢測電路200的原理基本相同，因此不再贅述。

參照圖4，電壓調(diào)節(jié)電路500包括第一IGBT、第二IGBT、第一電阻R26以及第二電阻R27；其中，第一IGBT和第二IGBT的柵極均耦接于MCU控制電路以接收調(diào)整信號（PWM脈沖信號）；第一IGBT的集電極通過電抗器Lx耦接于電網(wǎng)（電抗器Lx用于濾除諧波），發(fā)射極耦接于第二IGBT的發(fā)射極；第二IGBT的集電極耦接于補償電容組；第一電阻R26與第二電阻R27串聯(lián)，且第一電阻R26的另一端耦接于第一IGBT的柵極，第二電阻R27的另一端耦接于第二IGBT的柵極，第一電阻R26與第二電阻R27的連接點耦接于第一IGBT和第二IGBT的發(fā)射極。還包括一電容器Cx，電容器Cx的一端耦接于第一IGBT的集電極，另一端耦接于第二IGBT的集電極。電容器Cx的作用是平滑電抗器Lx上面的電流和吸收電抗器Lx產(chǎn)生的高壓。

電壓調(diào)節(jié)電路500的工作原理是，當(dāng)?shù)谝籌GBT和第二IGBT接收到的柵極接收到PWM脈沖信號時，開關(guān)狀態(tài)正好相反，即第一IGBT導(dǎo)通時，第二IGBT截止，此時電網(wǎng)的電流處于正半周，依次通過第一IGBT、第二IGBT上的二極管流向補償電容組；當(dāng)?shù)谝籌GBT截止時，第二IGBT導(dǎo)通時，電流處于負(fù)半周，自補償電容組依次通過第二IGBT、第一IGBT上的二極管流向電網(wǎng)。如此，在不同占空比的PWM脈沖信號的驅(qū)動下，第一IGBT和第二IGBT交替導(dǎo)通，能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)加載于補償電容組上的電壓，也就相當(dāng)于從而調(diào)節(jié)了流過電容器的電流，也就相當(dāng)于改變了電容器的容量，實現(xiàn)了補償電容組容量的無級調(diào)節(jié)。PWM脈沖信號的占空比為零時，補償電容組的總?cè)萘肯喈?dāng)于電容器Cx和補償電容組串聯(lián)的容量（小于Cx的容量），占空比為1的時候，補償電容組的總?cè)萘肯喈?dāng)于補償電容組的容量（這里都忽略了電抗器，實際的容量要小一些）。

而PWM脈沖信號的占空比，則根據(jù)電網(wǎng)的當(dāng)前功率因數(shù)來決定，具體是，MCU控制電路接收到電壓檢測信號U_IN、電流檢測信號I_IN后，根據(jù)相應(yīng)的算法，計算出當(dāng)前電網(wǎng)的功率因數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)的功率因數(shù)小于預(yù)定值時，MCU控制電路采用PID算法輸出具有相應(yīng)占空比的PWM脈沖信號來驅(qū)動第一IGBT、第二IGBT。MCU控制電路還可以采用逐步逼近法進行調(diào)節(jié)，具體是，當(dāng)電網(wǎng)的功率因數(shù)小于預(yù)定值時，MCU控制電路輸出1%占空比的PWM脈沖信號，然后依次遞增，直到電網(wǎng)的當(dāng)前功率因數(shù)達(dá)到預(yù)定值，或者誤差處于預(yù)定的范圍內(nèi)。

基于以上補償電路，本發(fā)明還提供提供一種電網(wǎng)無功功率無級補償方法，該方法包括：

在補償電容與電網(wǎng)之間耦接一電壓調(diào)節(jié)電路500；

檢測電網(wǎng)的電壓值、電流值；

根據(jù)檢測結(jié)果計算出電網(wǎng)的功率因數(shù)；

將計算結(jié)果與預(yù)設(shè)值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制電壓調(diào)節(jié)電路500的輸出，以調(diào)節(jié)電網(wǎng)加載于補償電容組上的電壓。