CN104052070A - 一种动态有源滤波补偿装置 - Google Patents

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王惟青
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Abstract

本发明涉及一种动态有源滤波补偿装置，其特征在于，包括控制器、TSC动态无功补偿器和功率换流器，所述TSC动态无功补偿器和功率换流器相互并联连接，并串接一断路器后并联到电网上；所述TSC动态无功补偿器由依次串联的滤波器、电抗器L1、晶闸管和电容组组成，所述控制器与晶闸管相连接所述功率换流器由电抗器L2、及以IGBT为核心的逆变桥式电路组成。有益效果是：采用晶闸管作为投切开关，并针对各奇次谐波设置专门的滤波通道，自动跟随负荷变化情况动态投切滤波电容器组，响应速度快，装置采用电力电子器件IGBT，响应时间一般≤10ms，具有极强的滤波能力，可同时滤除2-50次谐波或选择滤除特定次数谐波，且不与系统发生谐振。

Description

一种动态有源滤波补偿装置
技术领域
本发明涉及补偿装置技术领域，尤其是涉及一种动态有源滤波补偿装置。
背景技术
目前，电网中存在大量的非线性负荷，如整流、变频调速、中频加热等，这类负荷功率因数低，谐波严重且无功变化十分剧烈，会使电网电压畸变及波动，降低供电质量，同时谐波会使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，使绝缘老化，寿命缩短，甚至发生故障或烧毁，谐波还会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波被放大，致使电容器等设备烧毁。无功补偿装置可以在工作中从电网吸收大量感性无功功率，增大了供电线路中的电流、电压降和电能损耗，降低了配电设备的利用率，如果在用电设备的配电母线处并联接入电容器等容性无功补偿装置，就可以减小供电线路的电流，降低损耗，提高配电变压器的利用率。
目前，常用的无功补偿设备有：1.机械式投切电容器无功补偿装置(MSC)，其成本较低，但该方法相应速度慢、调节不连续，不能满足系统运行方式快速变化的需求，没有滤波效果。2.静止无功补偿装置(SVC)，能实现连续的无功功率补偿，但其损耗大，成本高，没有滤波效果。
因此，需要寻找一种新型的无功补偿及谐波治理的装置。
发明内容
本发明提供一种动态有源滤波补偿装置，以解决现有技术中的投切响应速度慢、滤波效果差等问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种动态有源滤波补偿装置，包括控制器、TSC动态无功补偿器和功率换流器，所述TSC动态无功补偿器和功率换流器相互并联连接，并串接一断路器后并联到电网上，所述控制器分别与所述TSC动态无功补偿器和功率换流器相连接；
所述TSC动态无功补偿器由依次串联的滤波器、电抗器L1、晶闸管和电容组组成，所述控制器与晶闸管相连接，以控制所述晶闸管实现在过零点处将所述电容器组投切在电网上，无涌流，无过补；
所述功率换流器由电抗器L2、及以IGBT为核心的逆变桥式电路组成，所述控制器与逆变桥式电路相连接，用以发出满足系统要求的补偿电流，滤除2-50次谐波，同时细调无功功率，实现动态无级调节无功功率。
作为优选的技术方案，所述TSC动态无功补偿器上还设有熔断器，用以短路保护。
作为优选的技术方案，所述电容器组为三角形连接。
作为优选的技术方案，所述TSC动态无功补偿器为多组。
本发明具有的有益效果是：(1)采用晶闸管作为投切开关，并针对各奇次谐波设置专门的滤波通道，自动跟随负荷变化情况动态投切滤波电容器组，响应速度快：装置采用电力电子器件IGBT，响应时间一般≤10ms，而传统的无功补偿装置响应时间理论上≤20ms；
(2)采用全智能控制来计算无功，通过控制可控硅投切电容器进行粗调无功及控制IGBT功率组件来实现细调无功，从而达到无级调节；
(3)具有极强的滤波能力，可同时滤除2-50次谐波或选择滤除特定次数谐波，且不与系统发生谐振。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明：一种动态有源滤波补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1所示，一种动态有源滤波补偿装置，包括控制器、TSC动态无功补偿器1和功率换流器2，TSC动态无功补偿器1和功率换流器2相互并联连接，并串接一断路器后并联到电网上，控制器分别与TSC动态无功补偿器1和功率换流器2相连接。
本发明的TSC动态无功补偿器1由依次串联的滤波器FU、电抗器L1、晶闸管VT和电容组C组成，控制器与晶闸管VT相连接，以控制晶闸管VT实现在过零点处将电容器组C投切在电网上，无涌流，无过补。其中，电容器组C为三角形连接。
为了保护短路等意外，在TSC动态无功补偿器1上还设有熔断器4。
本发明的功率换流器2由电抗器L2、及以IGBT为核心的逆变桥式电路3组成，控制器与逆变桥式电路相连接，用以发出满足系统要求的补偿电流，滤除2-50次谐波，同时细调无功功率，实现动态无级调节无功功率。
应用本装置时，断路器合闸后，利用测量系统对系统CT和PT信号进行检测，通过控制器的分析计算来确定无功的投切容量，快速地智能控制可控硅投切电容器进行粗调无功功率，功率换流器2实现细调无功功率，有效地解决了原有TSC动态无功功率补偿器1补偿不连续，容量存在步差问题，实现了动态连续调节无功功率，保证补偿后的功率因数在0.95以上。同时，功率换流器2采用了自混合滤波算法和专有技术对系统谐波进行有效抑制。其中的TSC动态无功补偿器1也可以为多组。
本发明采用瞬时无功功率理论、PWM脉宽调制技术、多核并行处理技术，能够无级调节无功功率，同时与TSC系列可控硅动态无功功率补偿器相结合，形成了新型大容量连续型无功补偿装置，成为无功补偿领域的一个新亮点，以最快的速度提高电网功率因数，滤除谐波，改善电能质量，是大容量无功补偿和谐波抑制最理想的解决方案。
同时具有以下有益效果：(1)采用晶闸管作为投切开关，并针对各奇次谐波设置专门的滤波通道，自动跟随负荷变化情况动态投切滤波电容器组，响应速度快：装置采用电力电子器件IGBT，响应时间一般≤10ms，而传统的无功补偿装置响应时间理论上≤20ms；
(2)采用全智能控制来计算无功，通过控制可控硅投切电容器进行粗调无功及控制IGBT功率组件来实现细调无功，从而达到无级调节；
(3)具有极强的滤波能力，可同时滤除2-50次谐波或选择滤除特定次数谐波，且不与系统发生谐振。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种动态有源滤波补偿装置，包括控制器、TSC动态无功补偿器和功率换流器，所述TSC动态无功补偿器和功率换流器相互并联连接，并串接一断路器后并联到电网上，所述控制器分别与所述TSC动态无功补偿器和功率换流器相连接；
所述TSC动态无功补偿器由依次串联的滤波器、电抗器L1、晶闸管和电容组组成，所述控制器与晶闸管相连接，以控制所述晶闸管实现在过零点处将所述电容器组投切在电网上；
所述功率换流器由电抗器L2、及以IGBT为核心的逆变桥式电路组成，所述控制器与逆变桥式电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种动态有源滤波补偿装置，其特征在于，所述TSC动态无功补偿器上还设有熔断器。
3.根据权利要求1所述的一种动态有源滤波补偿装置，其特征在于，所述电容器组为三角形连接。
4.根据权利要求1所述的一种动态有源滤波补偿装置，其特征在于，所述TSC动态无功补偿器为多组。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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