CN102868169A - 一种基于igbt的三相静止无功补偿器 - Google Patents

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Abstract

一种基于IGBT的三相静止无功补偿器，属电力应用技术领域。由三个相同的单相静止无功补偿器构成，三个单相静止无功补偿器的零线端子连接，单相静止无功补偿器由一个IGBT工作模块组、一个IGBT保护模块组、一个电抗器、一个电容器及一个电流电压采集装置构成，每个IGBT模块组均由其发射极相连接的两个相同的IGBT模块反向串联构成；工作模块组的一个集电极穿过电流电压采集装置后为单相静止无功补偿器的外接端子，其另一个集电极与电抗器的一端及保护模块组中的一个集电极连接，电抗器的另一端与电容器的一端连接，电容器的另一端与保护模块组中的另一个集电极连接后为单相静止无功补偿器的零线端子。可应用于各种电压等级的电网中。

Description

一种基于IGBT的三相静止无功补偿器
技术领域
本发明涉及电力系统的无功补偿方法。属电力系统应用技术领域。
背景技术
无功功率补偿对电力系统有着重要意义，对电力系统进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小电网有功功率损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，提高系统运行安全性。随着工业的发展，电力系统容量和规模的不断扩大，对电能质量的要求越来越高；如《应用能源技术》2006年第4期(总第100期)公开的“无功补偿装置的现状和发展趋势”中所述的SVC(静止无功补偿器)和SVG(静止无功发生器)取代了上个世纪普遍使用的同步调相机和开关投切电容器，成为了主要电力系统稳压控制、无功功率补偿设备。但是，SVC响应速度较慢、不能实现快速、平滑的无级补偿，易产生谐波、占地面积大等缺点；而SVG虽然能解决SVC的相关缺点，但是生产成本高、控制难度大。
发明内容
本发明的目的是克服现有无功补偿器的上述缺点，提供一种结构简单、控制简单、生产成本低的基于IGBT的三相静止无功补偿器。
实现本发明目的的三相静止无功补偿器由三个相同的基于IGBT的单相静止无功补偿器构成，所述三个相同的单相静止无功补偿器的外接端子分别为三相静止无功补偿器的外接端子，三个相同的单相静止无功补偿器的零线端子连接在一起作为三相静止无功补偿器的公共点，所述的单相静止无功补偿器由一个IGBT工作模块组、一个IGBT保护模块组、一个电抗器、一个电容器及一个电流电压采集装置构成，所述的每个IGBT模块组均由其发射极相连接的两个相同的IGBT模块反向串联构成；工作模块组的一个集电极穿过电流电压采集装置后为单相静止无功补偿器的外接端子，其另一个集电极与电抗器的一端及保护模块组中的一个集电极连接在一起，所述电抗器的另一端与电容器的一端连接在一起，电容器的另一端与保护模块组中的另一个集电极连接后为单相静止无功补偿器的零线端子。
本发明的基于IGBT的三相静止无功补偿器工作原理如下：
三相静止无功补偿器并联连接在三相电网中。
1、通过电流电压采集装置采集三相电网中每一相的电压、电流信号，送给IGBT模块组的控制回路。
2、通过控制回路发出指令，分别调节三个IGBT工作模块组的脉冲宽度，自动调整三相电网中每一相各自所需补偿无功。
3、IGBT保护模块组与电抗器、电容器构成续流回路。
本发明的主要优点是：
1、利用IGBT作开关器件，可分别调节输送到电网侧的三相无功电流的大小，对三相或单相电网进行快速动态平滑无级的无功补偿，稳定电压，输出波形为正弦波。
2、续流回路中的电抗器，电感量小，生产成本低。
3、电路结构简单、控制方法比SVG相对来说简单许多，运行稳定可靠，解决了SVG无功发生器成本高、控制难度大的问题。
4、本发明有三相同时升压、三相分相升压、单相调压等三种电压提升方式，可以自动调整电压三相不平衡，相序自适应，解决了现有的各种无功补偿装置在电力系统三相负荷不对称时，经常出现过补偿和欠补偿等问题。
5、应用范围宽，可应用于各种电压等级的电网中。
下面结合实施例对本发明方法做进一步详细说明。
附图说明
图1本基于IGBT的三相静止无功补偿器电路图
具体实施方式：
参见图1，本三相静止无功补偿器由三个相同的基于IGBT的单相静止无功补偿器构成，所述三个相同的单相静止无功补偿器的外接端子分别为三相静止无功补偿器的外接端子A、B、C，三个相同的单相静止无功补偿器的零线端子N连接在一起作为三相静止无功补偿器的公共点，所述的A相回路的单相静止无功补偿器，由一个IGBT工作模块组T1、一个IGBT保护模块组T2、一个电抗器L1、一个电容器C1及一个电流电压采集装置H1构成，所述的T1和T2均由其发射极相连接的两个相同的IGBT模块反向串联构成；T1的一个集电极穿过电流电压采集装置构成单相静止无功补偿器的外接端子A，其另一个集电极与电抗器L1的一端及T2的一个集电极连接在一起；所述电抗器L1的另一端与电容器C1的一端连接在一起，电容器C1的另一端与T2的另一个集电极连接后为A相回路的单相静止无功补偿器的零线端子N。
所述的B相与C相回路的单相静止无功补偿器与A相回路的单相静止无功补偿器的器件连接方式是一样的，外接端子分别是B和C，构成B相回路的单相静止无功补偿器的主器件是一个IGBT工作模块组T3、一个IGBT保护模块组T4、一个电抗器L2、一个电容器C2及一个电流电压采集装置H2；构成C相回路的单相静止无功补偿器的主器件是一个IGBT工作模块组T5、一个IGBT保护模块组T6、一个电抗器L3、一个电容器C3及一个电流电压采集装置H3。
本实施例是三相静止无功补偿器并联连接在矿山配电系统矿井提升机用户侧的就近无功补偿应用。
本发明的补偿步骤如下：
当矿井提升机启动时，电网有一个快速的电压降压扰动，矿山配电系统的电压瞬间下降。
1、通过电流电压采集装置H1、H2、H3采集三相电网中每一相的电压、电流信号，送给IGBT模块组的控制回路。
2、通过控制回路发出指令，分别调节三个IGBT工作模块组T1、T3、T5的脉冲宽度，自动调整三相电网中每一相各自所需补偿的无功功率，使电网电压在10ms内得到快速恢复。
3、三个IGBT保护模块组T2、T4、T6与电抗器L1、L2、L3、电容器C1、C2、C3构成续流回路。
本实施例的三相静止无功补偿器，利用IGBT作开关器件，通过分别调节三个IGBT工作模块组T1、T3、T5的脉冲宽度，调节输送到电网侧的三相无功电流的大小，对电网进行快速动态平滑无级的无功补偿，稳定电压，电压波形为正弦波，可对电网中的谐波进行有效抑制，补偿精度高，补偿响应时间小于10ms。解决了矿山配电系统矿井提升机频繁启停对电网的冲击，及现有各种无功补偿方案在对矿山企业的三相不平衡系统进行补偿时出现的欠补或过补等问题。

Claims (1)

1.一种基于IGBT的三相静止无功补偿器，其特征是所述的三相静止无功补偿器由三个相同的基于IGBT的单相静止无功补偿器构成，所述三个相同的单相静止无功补偿器的外接端子分别为三相静止无功补偿器的外接端子，三个相同的单相静止无功补偿器的零线端子连接在一起作为三相静止无功补偿器的公共点，所述的单相静止无功补偿器由一个IGBT工作模块组、一个IGBT保护模块组、一个电抗器、一个电容器及一个电流电压采集装置构成，所述的每个IGBT模块组均由其发射极相连接的两个相同的IGBT模块反向串联构成；工作模块组的一个集电极穿过电流电压采集装置后为单相静止无功补偿器的外接端子，其另一个集电极与电抗器的一端及保护模块组中的一个集电极连接在一起，所述电抗器的另一端与电容器的一端连接在一起，电容器的另一端与保护模块组中的另一个集电极连接后为单相静止无功补偿器的零线端子。
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