CN108599166A - 一种动态无功补偿谐波抑制装置及控制方法 - Google Patents

一种动态无功补偿谐波抑制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动态无功补偿谐波抑制装置，包括三相电源侧电压/电流测量单元和无功补偿装置输出侧测量单元用以将强电电压、电流信号转换成弱电信号，输送给无功补偿控制单元；无功补偿控制单元，用以接收三相电源侧电压/电流测量单元和无功补偿装置输出侧测量单元的电压、电流信号，并通过计算并控制无功补偿主装置输出与负载谐波电流相反的谐波电流分量和基波无功电流分量；无功补偿主装置，用以对电网进行无功功率补偿及谐波电流抑制。本发明能够补偿线路无功无功率，改善末端电压，降低线路损耗；提高工厂功率因数，降低用电费用；抑制谐波，减少谐波引起的保护设备误动作，提高配电系统可靠性。

Description

一种动态无功补偿谐波抑制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体地说是涉及一种可以实时测量负载功率、谐波，并根据测量数据动态补偿负载无功功率和谐波电流的装置。
背景技术
电力电子技术的进步使得无功补偿装置得到迅速发展，其主要有以下几种形式：固定电容器(FC)、固定电容器加晶闸管控制电抗器(FC+TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容器加晶闸管控制电抗器(TCR+TSC)以及静止无功发生器(SVG)。目前能够实现动态无级式无功补偿的静止式无功补偿装置主要是FC+TCR、TSC+TCR及SVG。其中TCR需要进行电压调节，因此会产生一定的谐波污染，同时也需要大容量的电容器及电抗器；SVG作为一种新型的动态无级无功功率补偿装置在近几年得到了大量的推广使用，其具有响应速度快、谐波含量小、调节范围大、无需大容量电抗器电容器等优点。
钢管企业的配电网中广泛存在着电动机等非线性负载和由电力电子器件构成的配电设备，导致配电网存在较大的无功功率和谐波电流。无功功率的存在会导致线路电流增大，增加线路损耗、降低线路末端电压。电压的降低不利于设备的正常运行，影响设备使用寿命；谐波电流的存在容易造成开关设备的误动作，影响配电系统的稳定及安全运行。为适应钢管企业的无功补偿及谐波抑制，本发明提出一种动态无功补偿谐波抑制装置及控制方法。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种动态无功补偿及谐波抑制装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种动态无功补偿谐波抑制装置，其特征在于：所述装置包括依次电性连接的三相电源侧电压/电流测量单元、无功补偿装置输出侧测量单元、无功补偿主装置和无功补偿控制单元，
所述三相电源侧电压/电流测量单元和无功补偿装置输出侧测量单元包括互感器和调理电路，用以采集电压、电流信号并将强电信号转换成弱电信号，输送给无功补偿控制单元；
所述无功补偿控制单元，用以接收三相电源侧电压/电流测量单元和无功补偿装置输出侧测量单元的电压、电流信号，并通过计算获取电网的无功功率及负载的谐波电流分量，根据无功补偿容量及负载谐波电流分量，控制无功补偿主装置输出与负载谐波电流相反的反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量；
所述无功补偿主装置，用以接收反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量，以对电网进行无功功率补偿及谐波电流抑制。
优选的，所述无功补偿主装置包括IGBT主电路、直流侧电容器和交流侧L-C-L滤波器，所述IGBT主电路分别与直流侧电容器和交流侧L-C-L滤波器电性连接。
优选的，所述无功补偿控制单元包括DSP28335芯片及其外围电路。
所述动态无功补偿及谐波抑制装置来实现一种动态无功补偿谐波抑制装置控制方法，包括如下步骤：
a、三相电源侧电压/电流测量单元采集电网电压，并转换为弱电信号输送给无功补偿控制单元；
b、无功补偿控制单元接收弱电信号，通过锁相算法得到电网电压的相位信息；
c、无功补偿控制单元根据三相电源侧电压/电流测量单元采集到的电流和无功补偿装置输出侧测量单元采集到的电流计算得到负载电流；
d、根据负载电流，通过锁相算法叠加后获取负载的谐波电流分量，利用功率计量算法获取电网的无功功率；
e、根据无功补偿容量及负载谐波电流分量，控制无功补偿主装置输出与负载谐波电流分量相反的反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量，以实现在无功功率补偿的基础上抑制电源侧的谐波电流。
优选的，所述负载谐波电流分量可以通过将多个二阶广义积分器并联，分别提取出各次谐波电流分量，然后求和来获得。
优选的，所述控制无功补偿主装置输出是基于比例积分控制器的电压外环控制和比例谐振控制器的电流内环控制来实现的。
本发明的有益效果：
(1)补偿线路无功无功率，改善末端电压，降低线路损耗。
(2)提高工厂功率因数，降低用电费用。
(3)抑制谐波，减少谐波引起的保护设备误动作，提高配电系统可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解。在附图中：
图1是本发明一种动态无功补偿谐波抑制装置的电路连接关系图。
图2是本发明无功补偿主装置的内部电路连接关系图。
图中：1、三相电源侧电压/电流测量单元；2、无功补偿装置输出侧测量单元；3、无功补偿主装置；4、无功补偿控制单元；5、IGBT主电路；6、直流侧电容器；7、交流侧L-C-L滤波器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种动态无功补偿谐波抑制装置，其特征在于：所述装置包括依次电性连接的三相电源侧电压/电流测量单元1、无功补偿装置输出侧测量单元2、无功补偿主装置3和无功补偿控制单元4，
所述三相电源侧电压/电流测量单元1和无功补偿装置输出侧测量单元2包括互感器和调理电路，用以采集电压、电流信号并将强电信号转换成弱电信号，输送给无功补偿控制单元4；
所述无功补偿控制单元4，包括DSP28335芯片及其外围电路，用以接收三相电源侧电压/电流测量单元1和无功补偿装置输出侧测量单元2的电压、电流信号，并通过计算获取电网的无功功率及负载的谐波电流分量，根据无功补偿容量及负载谐波电流分量，控制无功补偿主装置3输出与负载谐波电流相反的反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量；
所述无功补偿主装置3，包括IGBT主电路5、直流侧电容器6和交流侧L-C-L滤波器7，所述IGBT主电路5分别与直流侧电容器6和交流侧L-C-L滤波器7电性连接，用以接收反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量，以对电网进行无功功率补偿及谐波电流抑制。
一种动态无功补偿谐波抑制装置控制方法，包括如下步骤：
a、三相电源侧电压/电流测量单元1采集电网电压，并转换为弱电信号输送给无功补偿控制单元；
b、无功补偿控制单元4接收弱电信号，通过锁相算法得到电网电压的相位信息；锁相算法的数学模型如式1.1、1.2、1.3所示。
θ＝arctan(v′/qv′) 式1.4
式中：k、γ为决定锁相算法追踪速度和精度的常量参数。v为正弦输入信号，x1、x2为状态变量，为状态变量的微分量，v′、qv′分别为提取的输入信号v的基波及基波正交分量，为提取的输入信号的角频率，角频率的微分量。通过v′、qv′，利用式1.4可以方便的求出电网电压的瞬时相位信息θ，该相位信息用来提供控制单元所需的参考相位。
c、无功补偿控制单元4根据三相电源侧电压/电流测量单元1采集到的电流和无功补偿装置输出侧测量单元2采集到的电流计算得到负载电流；如式1.5所示。
ILoad＝I1-I2 式1.5
式中：I1为电源侧电流，I2无功补偿装置输出侧电流，ILoad负载计算电流。
d、根据负载电流，通过锁相算法叠加即将多个二阶广义积分器并联，分别提取出负载的各次谐波电流分量，然后求和获取负载的总谐波电流分量，利用功率计量算法获取电网的无功功率；无功功率提取算法如式(6)所示。
式中：Q为单相无功功率，分别为电压和电流的矢量形式，eα、eβ分别为电压及其正交分量，iα、iβ为电流及其正交分量。
e、根据负载谐波电流分量和利用无功功率获得的无功补偿容量，通过基于比例积分控制器的电压外环控制和比例谐振控制器的电流内环控制，控制无功补偿主装置3输出与负载谐波电流分量相反的谐波电流分量和基波无功电流分量，以实现在无功功率补偿的基础上抑制电源侧的谐波电流。
通过该动态无功补偿谐波抑制装置及控制方法，电网运行中能够补偿线路无功无功率，改善末端电压，降低线路损耗，提高设备使用寿命；提高工厂功率因数，降低用电费用；抑制谐波，减少谐波引起的保护设备误动作，提高配电系统可靠性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动态无功补偿谐波抑制装置，其特征在于：所述装置包括依次电性连接的三相电源侧电压/电流测量单元(1)、无功补偿装置输出侧测量单元(2)、无功补偿主装置(3)和无功补偿控制单元(4)，
所述三相电源侧电压/电流测量单元(1)和无功补偿装置输出侧测量单元(2)包括互感器和调理电路，用以采集电压、电流信号并将强电信号转换成弱电信号，输送给无功补偿控制单元(4)；
所述无功补偿控制单元(4)，用以接收三相电源侧电压/电流测量单元(1)和无功补偿装置输出侧测量单元(2)的电压、电流信号，并通过计算获取电网的无功功率及负载的谐波电流分量，根据无功补偿容量及负载谐波电流分量，控制无功补偿主装置(3)输出与负载谐波电流相反的反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量；
所述无功补偿主装置(3)，用以接收反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量，以对电网进行无功功率补偿及谐波电流抑制。
2.根据权利要求1所述的一种动态无功补偿谐波抑制装置，其特征在于：所述无功补偿主装置(3)包括IGBT主电路(5)、直流侧电容器(6)和交流侧L-C-L滤波器(7)，所述IGBT主电路(5)分别与直流侧电容器(6)和交流侧L-C-L滤波器(7)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种动态无功补偿谐波抑制装置，其特征在于：所述无功补偿控制单元(4)包括DSP28335芯片及其外围电路。
4.一种动态无功补偿谐波抑制装置控制方法，由权利要求1-3所述的动态无功补偿谐波抑制装置来实现，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
a、三相电源侧电压/电流测量单元(1)采集电网电压，并转换为弱电信号输送给无功补偿控制单元(4)；
b、无功补偿控制单元(4)接收弱电信号，通过锁相算法得到电网电压的相位信息；
c、无功补偿控制单元(4)根据三相电源侧电压/电流测量单元(1)采集到的电流和无功补偿装置输出侧测量单元(2)采集到的电流计算得到负载电流；
d、根据负载电流，通过锁相算法叠加后获取负载的谐波电流分量，利用功率计量算法获取电网的无功功率；
e、根据无功补偿容量及负载谐波电流分量，控制无功补偿主装置(3)输出与负载谐波电流分量相反的反向谐波电流分量和反向基波无功电流分量，以实现在无功功率补偿的基础上抑制电源侧的谐波电流。
5.根据权利要求4所述的一种动态无功补偿谐波抑制装置控制方法，其特征在于：所述负载谐波电流分量通过将多个二阶广义积分器并联，分别提取出各次谐波电流分量，然后求和来获得。
6.根据权利要求4所述的一种动态无功补偿谐波抑制装置控制方法，其特征在于：所述控制无功补偿主装置(3)输出是基于比例积分控制器的电压外环控制和比例谐振控制器的电流内环控制来实现的。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803414A (zh) * 2020-12-23 2021-05-14 国网江苏省电力有限公司新沂市供电分公司 低压配网中的三相负荷不平衡的综合补偿控制方法及装置
CN113030568A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种直流输电系统谐波风险评估方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290815A (zh) * 2011-08-22 2011-12-21 湖北三环发展股份有限公司 一种基于耦合电感的有源电力滤波装置
CN103427419A (zh) * 2013-08-22 2013-12-04 宁波中睿电气有限公司 有源电力滤波器选择性谐波补偿控制方法
CN104218610A (zh) * 2014-09-26 2014-12-17 苏州同虞新能源科技有限公司 一种新型电能质量自适应调节的光伏并网逆变器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290815A (zh) * 2011-08-22 2011-12-21 湖北三环发展股份有限公司 一种基于耦合电感的有源电力滤波装置
CN103427419A (zh) * 2013-08-22 2013-12-04 宁波中睿电气有限公司 有源电力滤波器选择性谐波补偿控制方法
CN104218610A (zh) * 2014-09-26 2014-12-17 苏州同虞新能源科技有限公司 一种新型电能质量自适应调节的光伏并网逆变器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803414A (zh) * 2020-12-23 2021-05-14 国网江苏省电力有限公司新沂市供电分公司 低压配网中的三相负荷不平衡的综合补偿控制方法及装置
CN113030568A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种直流输电系统谐波风险评估方法及装置
CN113030568B (zh) * 2021-02-25 2022-01-07 南方电网科学研究院有限责任公司 一种直流输电系统谐波风险评估方法及装置

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