CN201466736U - 基于可变电抗的静止无功补偿器 - Google Patents

基于可变电抗的静止无功补偿器 Download PDF

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肖义平
陈静
夏泽中
许湘莲
胡红明
谢娜
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Abstract

本实用新型是基于可变电抗的静止无功补偿器，它由可变电抗器(3)、智能控制器(4)和固定电容器C组成，其中：可变电抗器由可变电抗变换器(6)和电力电子功率变换器(5)组成；可变电抗变换器，其一次绕组与固定电容器C并联，其二次绕组与电力电子功率变换器并接，电力电子功率变换器与智能控制器连接；电流互感器(7)测得电网的电流送入智能控制器；静止无功补偿器(1)与负荷(2)并接；负荷通过变压器(9)与高压母线(8)连接。本实用新型具有谐波小，抗干扰性强和动态特性好等优点，其通过智能控制器控制可变电抗器，改变流过可变电抗器的电流，从而使无功补偿器电路吸收或者发出无功电流，实现负荷动态无功功率补偿的目的。

Description

基于可变电抗的静止无功补偿器
技术领域
本实用新型涉及可变电抗技术，特别是涉及基于可变电抗的静止无功补偿器。
背景技术
目前，静止无功补偿器主要有以下几种：具有饱和电抗器的静止无功补偿器(SR)、晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、TCR+FC(TCR与固定电容器组合)、TCR+MSC(TCR与断路器投切电容器组合)、TCR+TSC。SR的缺点是：造价高，损耗大，有振动和噪声，调整时间长，动态补偿速度慢；TCR只能吸收无功，而不能发出无功；TCR+FC要求电抗器的容量大于电容器的容量，且当补偿器工作在吸收较小的无功电流时，其电抗器和电容器都已吸收了很大的无功电流，只是相互抵消而已；TCR+MSC中断路器会频繁的投入与切除；TCR+TSC体积小，重量轻，对三相不平衡负荷可以分相补偿，操作过程不产生有害的过电压、过电流，但不能很好抑制负载的突变引起的电压闪变。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于可变电抗的静止无功补偿器，该补偿器可以动态补偿负荷无功，既吸收无功也发出无功，同时无电容器频繁的投切带来的损耗，还可以进行谐波的抑制。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：该静止无功补偿器由可变电抗器、智能控制器和固定电容器C组成。其中：可变电抗器与固定电容器C并联，智能控制器和可变电抗器相连；该静止无功补偿器与负荷并接，对负荷进行无功功率补偿；负荷通过变压器与高压母线连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下主要的优点：
1.可以动态补偿负荷无功功率。既可以吸收无功功率也可以发出无功功率。采用电流反馈闭环控制，动态性能好。
2.采用固定电容器，避免了投切电容器频繁投切带来的损耗。
3.可变电抗器由于采用PWM(脉冲宽度调制)技术和高频开关管IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，电路中的谐波频率高，可变电抗变换器的绕组就可滤去高次谐波，从而大大减少电路中较高次及高次谐波。由图4的谐波分布图可以看出可变电抗变换器一次绕组电路中高次谐波相对基波小得多。
4.可变电抗器中可变电抗变换器将高压与低压隔离，抗干扰能力强。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中可变电抗器的拓扑结构图。
图3是本实用新型中智能控制器的结构示意图。
图4是本实用新型中可变电抗器一次绕组工作电流各次谐波分布图.横轴是PWM控制器发出的PWM波的占空比，纵轴是流过可变电抗器一次绕组电流幅值.
图中：1.静止无功补偿器；2.负荷；3.可变电抗器；4.智能控制器；5.电力电子功率变换器；6.可变电抗变换器；7.电流互感器；8.高压母线；9.变压器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供的基于可变电抗的静止无功补偿器，其结构如图1所示：该静止无功补偿器(在图1中用编号1表示)由可变电抗器3、智能控制器4和固定电容器C组成，可变电抗器3与固定电容器C并联，智能控制器4和可变电抗器3相连。该静止无功补偿器与负荷2并接，对负荷2进行无功功率补偿。负荷2通过变压器9与高压母线8连接。
所述的可变电抗器3，由可变电抗变换器6和电力电子功率变换器5组成，其中：可变电抗变换器6的一次绕组与固定电容器C并联，可变电抗变换器6的二次绕组与电力电子功率变换器5并接，电力电子功率变换器5与智能控制器4连接。
所述的可变电抗变换器3，其拓扑结构如图2所示：它在传统电抗器中引入二次线圈，构成可变电抗变换器。电力电子功率变换器5由一对双向高频IGBT管组成。IGBT可采用型号为IKW50N60T的IGBT单管，或具有相同功能的其它型号的IGBT单管。
所述的智能控制器4，由IGBT的PWM(脉冲宽度调制)触发控制电路组成。具体结构如图3所示：由PWM控制芯片IC1、IGBT驱动芯片IC2和IGBT驱动芯片IC3及其外围电路组成。其中：IC1的输出端分别与IC2的输入端和IC3的输入端相连，IC2的输出端和IC3输出端分别与电力电子功率变换器中的IGBT1的栅极和IGBT2的栅极连接。IC1可以是芯片SG3525，也可以是芯片UC3842，用于实现PWM控制信号的输出。IC2和IC3的型号相同，可以是芯片EXB841或者M57959L，用于驱动IGBT。
本实用新型可用于负荷的无功功率补偿；其对负荷的无功功率进行补偿时，采用的是可变电抗技术和PWM技术。
本实用新型的工作过程是：智能控制器4输出PWM脉冲，控制IGBT的导通与关断，改变可变电抗器3的二次绕组的电流大小，从而改变可变电抗变换器6一次绕组的电流大小，即改变可变电抗器3的阻抗。可变电抗器3和固定电容器C一起作用，使静止无功补偿器电路吸收或者发出无功电流，实现无功功率补偿的目的。电流互感器7动态测得电网的电流(由高压母线8经变压器9来的电流)反馈送入智能控制器4，经控制器中芯片IC1处理后，动态发出相应的PWM控制信号，经IC2、IC3控制驱动相应的IGBT1、IGBT2管，从而实现动态无功补偿的目的。

Claims (7)

1.基于可变电抗的静止无功补偿器，其特征是该静止无功补偿器由可变电抗器(3)、智能控制器(4)和固定电容器C组成，其中：可变电抗器(3)与固定电容器C并联，智能控制器(4)和可变电抗器(3)相连；该静止无功补偿器与负荷(2)并接，对负荷(2)进行无功功率补偿；负荷(2)通过变压器(9)与高压母线(8)连接。
2.如权利要求1所述的静止无功补偿器，其特征是所述的可变电抗器(3)由可变电抗变换器(6)和电力电子功率变换器(5)组成，其中：可变电抗变换器(6)的一次绕组与固定电容器C并联，可变电抗变换器(6)的二次绕组与电力电子功率变换器(5)并接，电力电子功率变换器(5)与智能控制器(4)连接。
3.如权利要求2所述的静止无功补偿器，其特征是所述的可变电抗变换器(6)，是在传统电抗器中引入二次线圈，构成可变电抗变换器。
4.如权利要求2所述的静止无功补偿器，其特征是所述的电力电子功率变换器(5)由一对双向高频IGBT管组成。
5.如权利要求1所述的静止无功补偿器，其特征是所述的智能控制器(4)主要由集成电路芯片IC1、IC2和IC3及其外围电路组成，其中：IC1是PWM控制芯片，IC2和IC3均是IGBT驱动芯片，IC1的输出端分别与IC2的输入端和IC3的输入端相连，IC2的输出端和IC3输出端分别与电力电子功率变换器中的IGBT1的栅极和IGBT2的栅极连接。
6.如权利要求5所述的静止无功补偿器，其特征是所述的IC1采用芯片SG3525，或者采用芯片UC3842。
7.如权利要求5所述的静止无功补偿器，其特征是所述的IC2和IC3的型号相同，采用芯片EXB841，或者采用芯片M57959L。
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CN102136732A (zh) * 2011-04-19 2011-07-27 锦州拓新电力电子有限公司 用于并联电容器组的串联电抗器调整容量的控制方法及串联电抗器
CN103825287A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 武汉理工大学 复合电力负载的动态无功快速补偿方法
CN104049657A (zh) * 2014-07-04 2014-09-17 山东大学 一种交流饱和电抗器稳幅电路

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