CN106877350A - 一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路 - Google Patents

Abstract

一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路用于电站变压器振动能收集器的能量管理系统由倍压整流电路，振动型能量收集器和振动型能量收集器的电源管理电路组成。用于电站变压器振动能收集器的能量管理系统，克服压电型能量收集器的接口电路中负载匹配及电路损耗问题，优化压电能量收集器的电路充分收集能量转换器输出的能量，提高了储能效率。

Description

一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路

技术领域

本发明涉及一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路。

背景技术

随着工业生产过程的迅速发展，电网中的功率需求发生急剧变化，特别是冲击性负载日益增多(如大型轧钢机、电气化机车、功率变流装置等)。这类用电设备往往启动过程快，启动频率高，频繁地吸收大量动态无功功率，引起母线电压快速波动，给电网的稳定带来极为不利的影响。如何提高电力系统功率因数，稳定受电端及电网的电压、平衡三相有功和无功负载等成为亟待解决的问题。

传统的固定补偿由电容器、电抗器和隔离开关组成，有些甚至电抗器也不配，无功功率是根据负载情况在不断的变化，因此固定补偿技术也时刻处于过补偿或者欠补偿的状态。静止无功补偿器（SVC）的补偿容量受电力系统的电压影响较大，而且在投入使用的同时往往还要考虑其对电网的谐波污染。静止同步补偿器(STATCOM)以其容量大、响应快、输出电压谐波含量少、控制手段先进等优点而受到青睐。但是由于其造价高，逆变器的容量与电力系统对无功容量的需求相比还相差较远，这些因素导致其在工程上广泛使用还有一定的难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路主要由网侧滤波器、Buck-boost型AC/AC斩波电路及补偿电容器三部分组成。

电网与电力电容器之间加一个改进的Buck-boost型AC/AC交流变换器，通过调节电路的工作模式和控制斩波电路开关的导通关断状态，就可以对电容器两端的电压进行动态调节，进而得到一超前电网电压90度、幅值可调的容性电流，该电流可对交流测感性无功功率进行连续动态的补偿，最终使得网侧的功率因数为1。

设无功功率最大允许波动率为Δ，将采样系统中的无功功率信号与基准值作比较，斩波电路存在3种工作模式：Buck工作模式、Boost工作模式和滤波工作模式。Buck模式：当时(为系统中检测到的无功信号，为参考量)，表明系统中所需要补偿的无功功率不大，且低于参考量，通过降低电容器两端电压可以实现系统的无静差补偿。电路前级Buck部分工作，后级Boost部分不工作，斩波电路工作于Buck模式。Boost模式：当时系统中检测到的无功信号，参考量)，表明系统中所需要补偿的无功功率较大，且高于参考量，通过升高电容器两端电压可以实现系统的无静差补偿，电路前级Buck部分不工作，后级Boost部分工作，斩波电路工作于Boost模式。滤波模式：当时(系统中检测到的无功信号，参考量)，开关管导通，关断，补偿器发出的无功功率直接输送到系统当中，斩波电路工作于滤波模式。改进的Buck-boos型交流斩波无功补偿器所提供的无功功率大小与补偿电容、电网电压以及占空比有关。一般情况下，电网电压是固定不变的，补偿电容也是固定的，所以无功补偿功率的大小就直接由占空比确定。

本发明的有益效果是，改进的Buck-boost型斩波电路采用不同的工作模式，可以完成对电网无功功率的实时跟踪补偿，克服其他斩波电路调节范围窄、控制方法繁琐、变化效率低等缺陷。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是无功补偿器结构框图。

图2是无功补偿器拓扑图。

图3是Buck和Boost斩波控制电路的组合。

图4是Buck和Boost型斩波电路的工作模式。

具体实施方式

在图1中，交流斩波无功补偿器主要由网侧滤波器、AC/AC斩波器及补偿电容器三部分组成。

在图2中，、和、—由两个IGBT反向串联组成的双向开关，两者互补开通；电感—储能电感；—滤除开关频率及其倍数的高次谐波分量。

在图3、图4中，A为过零比较器，B为比较器（B1，B2分别为对应的比较器）。在改进的Buck-boost斩波电路中，由于滤波模式的存在，除无功基准值外还要设定另外两个基准值.和在Buck、Boost型交流斩波控制电路的基础上稍加变动，就可以完成对3种模式的精确控制改进后的。其具体过程是：将采样得到的无功信号和基准值进行比较，差值经PI调节后得到放大，再对其进行三角波调制，得到的PWM信号将反相可以得到与之互补的控制信号，与前、后两级的4个信号分别进行组合，就可以得到IGBT开关管的控制信号;设定合适的滤波模式基准值.和，将无功信号分别与这两个基准值进行比较，得到两路调制信号，用来调制原始开关信号。当时，为低电平，通过与门电路使断开，为高电平，通过或门电路使导通，其它开关信号调制后仍保持原来状态，斩波电路开启Buck工作模式；当，控制信号均为低电平，通过与非门电路和与门电路使导通，通过与门电路使断开，斩波电路进入到滤波模式；当时，为高电平，通过或门电路使开关管恒通，为低电平，通过与门电路使恒断，其他开关信号调制后保持原态，变换器转入Boost工作模式。

Claims (4)

1.一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路，振动型能量收集器和振动型能量收集器的电源管理电路组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路，其特征利用二极管的单向导通和电容的充放电特性来实现电荷的累积和高压输出。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路，其特征是电机理要求电源管理电路必须提供一定的发电处理能力，电源管理电路通常为DC－DC型。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进Buck-boost型交流斩波器的无功补偿电路，其特征是电池快充三定律，并结合压电材料的高阻抗特性进行改进的充电电路。