專利名稱：基于雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，具體地說，它是一種基于 雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，國內(nèi)公開使用的一種基于晶閘管控制電抗器型無功
補(bǔ)償裝置(簡稱SVC)的諧波和無功動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償系統(tǒng)如圖4所示，它 由接在電網(wǎng)1上的晶閘管相控電抗器(簡稱TCR)、有源電力濾波器(簡 稱APF)、機(jī)械投切電容器(簡稱MSC)組成。在該系統(tǒng)中，MSC、 TCR 的無功補(bǔ)償容量要與電網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o功容量相同。下面以一個(gè)容 量為2M的系統(tǒng)為例來說明，電網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o功容量為2M,則系 統(tǒng)中MSC和TCR的無功容量也需設(shè)計(jì)為2M。其中MSC的容性無功容 量進(jìn)行固定投切，可輸出的無功容性容量為0或2M， TCR通過調(diào)節(jié)可 輸出的感性無功容量為0 2M，故系統(tǒng)輸出的無功補(bǔ)償容量可在容性2M 到感性2M之間變化，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的容性和感性雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。 系統(tǒng)中的APF用于濾除電網(wǎng)中的諧波。電網(wǎng)中的諧波源來自于兩處，一 是來自于負(fù)載，二是來自于TCR (由于TCR中的控制元件為晶閘管， 它的容性與感性的電壓輸出是通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)的，這一 調(diào)節(jié)使輸出電壓的波形失真，故而生產(chǎn)諧波)，因此，APF的容量要根據(jù) 負(fù)載和TCR的諧波補(bǔ)償容量來確定,可以實(shí)現(xiàn)2 25次諧波的動(dòng)態(tài)濾波。 類似SVC的諧波和無功動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償系統(tǒng)還有中國專利申請 200710192665.7。
該系統(tǒng)所存在的缺點(diǎn)是-
1、 TCR和MSC的無功容量與電網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o功容量相同， 使系統(tǒng)體積巨大。
2、 TCR的控制元^晶閘管為半控型器件，在一個(gè)電網(wǎng)電壓的工
3頻周期內(nèi)每只晶閘管被觸發(fā)而變化一次，經(jīng)測量，該變化最快的響應(yīng)時(shí)
間為10ms,整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為IOOms左右，無法適應(yīng)快速響應(yīng)場合 的需要。
3、 TCR在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的諧波電流，加劇了APF的負(fù)擔(dān)， 增大了AW的容量，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種改進(jìn)的 基于雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，以減小系統(tǒng)的 體積和成本、提高系統(tǒng)響應(yīng)速度、消除系統(tǒng)自身諧波電流的產(chǎn)生。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
它由接在電網(wǎng)上的機(jī)械投切電容器、靜止無功發(fā)生器和有源電力濾 波器組成。
本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下 所述的有源電力濾波器靠近負(fù)載安裝。
通過上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明用靜止無功發(fā)生器(簡稱SVG) 代替了 TCR,該靜止無功發(fā)生器是通過電能變換產(chǎn)生無功功率達(dá)到無功 補(bǔ)償目的的，故它不需要大容量的電抗器、電容器等儲能元件。因此， 一般來說，MSC和SVG的容量至少可減小一半，有效地減小了系統(tǒng)的 體積和降低了系統(tǒng)的成本。同時(shí)，SVG使用全控型開關(guān)器件IGBT,響應(yīng) 速度快，經(jīng)測試，其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于20ms，大大優(yōu)于TCR,適用于任 何快速響應(yīng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)。除此之外，SVG輸出電壓的幅度、相位和頻 率皆可調(diào)節(jié)，并在調(diào)節(jié)中其波形不失真，故而不產(chǎn)生諧波電流，消除了 系統(tǒng)自身的諧波源，減輕了APF的補(bǔ)償壓力，使APF的容量減小，進(jìn)一 步減小了系統(tǒng)的體積和降低成本。


圖l、本發(fā)明的電路原理圖。
圖2、本發(fā)明無功補(bǔ)償系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方框圖。
圖3、電流型變流器的電路圖。
圖4、已有諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本系統(tǒng)由接在電網(wǎng)1上的SVG、 MSC和APF組成。下 面仍以一個(gè)2M系統(tǒng)為例說明，電網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o功容量為2M,則 系統(tǒng)中MSC和SVG的無功容量各需設(shè)計(jì)為1M，其中MSC的1M容性 無功容量進(jìn)行固定投切，可輸出的無功容性容量為0或1M, SVG通過 調(diào)節(jié)可輸出容性無功容量1M到感性容量1M,故系統(tǒng)輸出的無功補(bǔ)償容 量可在感性1M到容性2M之間連續(xù)變化，滿足了電網(wǎng)2M的容性無功 補(bǔ)償，同時(shí)，還可滿足電網(wǎng)1M的感性無功補(bǔ)償。 一般說來，電網(wǎng)所需 感性補(bǔ)償量比容性補(bǔ)償量小，故一半的感性補(bǔ)償量是可以滿足需要的。
參見圖1、 2,圖1中的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)在圖2中控制系統(tǒng) 的控制下，對電網(wǎng)1中的諧波和無功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償。其工作原 理是圖2中的控制系統(tǒng)通過檢測電網(wǎng)的電壓和電流(檢測點(diǎn)如圖1中 的標(biāo)示)得知電網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量和諧波電流，然后用控制開關(guān)QF1 來控制WISC的投切，同時(shí)，通過檢測SVG和APF的直流側(cè)電壓和輸 出電流來調(diào)節(jié)SVG無功容量的輸出和APF諧波電流的輸出，使MSC 和SVG輸出相應(yīng)無功補(bǔ)償容量，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，同時(shí)，用APF 輸出的諧波電流，抵消電網(wǎng)中的諧波電流，達(dá)到諧波和無功^補(bǔ)償?shù)?目的。其中SVG和APF的檢測和控制是成熟技術(shù)。
再參見圖1，所述的APF盡量靠近負(fù)載2安裝，而MSC和SVG可 任意安裝在電網(wǎng)電源3與負(fù)載2之間，其中APF靠近負(fù)載，可以使APF 產(chǎn)生的諧波電流不因長距離傳輸而損耗，達(dá)到有效、準(zhǔn)確補(bǔ)償之目的。
圖1所示的SVG和APF的拓?fù)渚鶠殡妷盒妥兞髌?，?shí)際應(yīng)用中還 可以采用如圖3所示電流型變流器來代替。
權(quán)利要求
1、一種基于雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征是它由接在電網(wǎng)(1)上的機(jī)械投切電容器(MSC)、靜止無功發(fā)生器(SVG)和有源電力濾波器(APF)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功 綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征是所述的有源電力濾波器(APF)靠近負(fù)載(2) 安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于雙向動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)。它由接在電網(wǎng)1上的機(jī)械投切電容器MSC、靜止無功發(fā)生器SVG和有源電力濾波器APF組成。本發(fā)明用SVG代替了現(xiàn)有諧波和無功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)中的晶閘管控制電抗器TCR，由于SVG是通過電能變換產(chǎn)生無功功率來進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)?，故它不需要大容量的電抗器、電容器等儲能元件，使MSC和SVG的容量至少減小一半，有效地減小了系統(tǒng)的體積和降低了系統(tǒng)的成本。同時(shí)，SVG使用全控型開關(guān)器件IGBT，響應(yīng)速度快，其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于20ms，大大優(yōu)于TCR，又由于SVG不產(chǎn)生諧波電流，使APF的容量減小，進(jìn)一步減小系統(tǒng)的體積和降低成本。
文檔編號H02J3/01GK101588069SQ200910023048
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者張建榮, 王啟華, 強(qiáng) 許, 鵬 高 申請人:西安賽博電氣有限責(zé)任公司