CN204304441U - 一种无功功率动态补偿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力系统交流配电技术领域，本实用新型提供一种无功功率动态补偿系统，无功功率动态补偿系统包括控制器、驱动电路、充电电路、电抗器、电流电压采集电路以及静止无功补偿发生装置，静止无功补偿发生装置包括IGBT逆变器；控制器的第一输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接IGBT逆变器的控制端，控制器根据电压信号、第一电流信号和第二电流信号控制IGBT逆变器输出电流给电网，通过将电抗器和充电电路连接电网，实现能量的缓冲，同时减少了静止无功补偿发生器输出电流中的开关纹波，同时补偿的范围大，既可以补偿容性负载也可补偿感性负载，通用性强。

Description

一种无功功率动态补偿系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统交流配电技术领域，尤其涉及一种无功功率动态补偿系统。

背景技术

随着全球经济的发展，冲击性无功负荷对电网的影响愈加严重，使得电网的电能质量明显降低，采用无功功率的补偿是改善电能质量的重要手段之一，其在提高功率因数、降低电路损耗、减小设备容量、确保供电和用电设备的安全可靠运行等方面作用明显。传统的无功补偿装置通常采用无功补偿电容器，补偿后的功率因数一般在0.8-0.85左右，完成一次补偿需要的时间一般都不小于200mS，而且其阻抗是固定的，补偿范围小，不能跟踪无功负荷需求的变化，也就不能实现对无功功率的动态补偿；此外，传统的无功功率动态补偿系统—同步调相机，由于它是旋转电机，因此损耗和噪声都较大，运行维护复杂，而且响应速度很慢，在很多情况下已无法适应快速无功功率的要求。综上所述，现有技术中存在无功功率动态补偿系统的补偿范围小、功率因数低以及响应速度慢的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无功功率动态补偿系统，旨在解决针对现有技术中存在无功功率动态补偿系统的补偿范围小、功率因数低以及响应速度慢的问题。

本实用新型是这样实现的，一种无功功率动态补偿系统，所述无功功率动态补偿系统包括控制器、驱动电路、充电电路、电抗器、电流电压采集电路以及静止无功补偿发生装置，所述静止无功补偿发生装置包括IGBT逆变器；

所述IGBT逆变器的电流输出端连接所述电抗器的输入端，所述电抗器的输出端连接所述充电电路的输入端，所述充电电路的输出端连接电网；

所述电流电压采集电路的第一输入端连接电网的输出端，所述电流电压采集电路的输出端连接所述控制器的第一输入端，所述电流电压采集电路用于采集所述电网输出的电压信号和第一电流信号以及所述电抗器输出端的第二电流信号，并将所述电压信号、所述第一电流信号和所述第二电流信号发送给所述控制器；

所述控制器的第一输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述IGBT逆变器的控制端，所述控制器根据所述电压信号、所述第一电流信号和所述第二电流信号调整所述IGBT逆变器的输出电流。

所述无功功率动态补偿系统包括断路器，所述断路器的输入端连接所述充电电路的输出端，所述断路器的输出端连接所述电网。

所述无功功率动态补偿系统包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路的输入端连接所述充电电路的输出端。

所述无功功率动态补偿系统包括远程通讯电路，所述远程通讯电路的输入端连接所述控制器的第二输出端，所述远程通讯电路的输出端连接所述控制器的第二输入端。

所述远程通讯电路为有线远程通讯电路或无线远程通讯电路，所述无线远程通讯电路为WIFI模块或蓝牙模块。

所述无功功率动态补偿系统包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述控制器相连。

所述充电电路包括触发器和电阻，所述触发器和电阻串联连接在一起

本实用新型提供一种无功功率动态补偿系统，与传统的无功补偿装置相比，不需要大容量的电抗器及电容器，而是通过将电抗器和充电电路连接电网，实现能量的缓冲，同时减少了静止无功补偿发生器输出电流中的开关纹波，降低共模干扰，由于静止无功补偿发生器使用的电抗器比传统无功补偿装置所使用的电抗器、电容器的体积要小很多，这将在很大程度上缩小装置的体积和成本，同时补偿的范围大，既可以补偿容性负载也可补偿感性负载，通用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型一种实施例提供的一种无功功率动态补偿系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一种实施例提供的一种无功功率动态补偿系统中充电电路的结构示意图；

图3是本实用新型一种实施例提供的一种无功功率动态补偿系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型一种实施例提供一种无功功率动态补偿系统，如图1所示，无功功率动态补偿系统包括控制器107、驱动电路108、充电电路102、电抗器103、电流电压采集电路106以及静止无功补偿发生装置104，静止无功补偿发生装置104包括IGBT逆变器105。

IGBT逆变器105的电流输出端连接电抗器103的输入端，电抗器103的输出端连接充电电路102的输入端，充电电路102的输出端连接电网101。

电流电压采集电路106的第一输入端连接电网101的输出端，电流电压采集电路106的输出端连接控制器107的第一输入端，电流电压采集电路106用于采集电网101输出的电压信号和第一电流信号以及电抗器103输出端的第二电流信号，并将电压信号、第一电流信号和第二电流信号发送给控制器107。

控制器107的第一输出端连接驱动电路108的输入端，驱动电路108的输出端连接IGBT逆变器105的控制端，控制器107根据电压信号、第一电流信号和第二电流信号调整IGBT逆变器105的输出电流。

对于充电电路102，在本实施例中，充电电路102主要由接触器和旁路电阻构成，用于实现接入电网101时实现SVG静止无功补偿发生装置104在接入过程中的能量缓冲，同时实现补偿装置正常运行时的快速调节。

充电电路102包括触发器和电阻，所述触发器和电阻串联连接在一起，具体的，充电电路102包括第一触发器KM2、第二触发器KM1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一触发器KM2的第一输入端、第二输入端以及第三输入端连接第二触发器KM1的第一输入端、第二输入端以及第三输入端，第一触发器KM2的第一输出端连接第一电阻R1的第一端，第一触发器KM2的第二输出端连接第二电阻R2的第一端，第一触发器KM2的第三输出端连接第三电阻R3的第一端，第二触发器KM1的第一输出端连接第一电阻R1的第二端，第二触发器KM1的第一输出端连接第二电阻R2的第二端，第二触发器KM1的第一输出端连接第三电阻R3的第二端，第一触发器KM2的第一输入端、第二输入端以及第三输入端为充电电路102的第一输入端、第二输入端以及第三输入端，第二触发器KM1的第一输出端、第二输出端以及第三输出端为充电电路102的第一输出端、第二输出端以及第三输出端。

对于电流电压采集电路106，在本实施例中，具体的，电流电压采集电路106包括电压互感器、电流互感器以及信号调理电路，通过电压互感器和电流互感器采集电网101侧的三相电压信号和电流信号以及静止无功补偿发生装置104的三相逆变器输出侧的电流信号，通过信号调理电路转换成控制器107所需的0～3V的直流电压信号。

对于驱动电路108，在本实施例中，用于接收控制器107输出的驱动控制信号，将该驱动控制信号转换成实际IGBT逆变器105的驱动控制电平后传送给IGBT逆变器105，同时将IGBT逆变器105输出的IGBT故障保护信号进行电平转换后传送给控制系器。

具体的，驱动电路108主要由CONCEPT公司2SP0115T系列的IGBT驱动器以及驱动转接模块组成，采用模块化的IGBT驱动器，实现IGBT安全可靠的驱动，增强系统的抗干扰性。

对于控制器107，在本实施例中，用于根据电流电压采集电路106检测的电流信号和电压信号在线计算电网101所需的无功功率值，进而给驱动电路发出相应的驱动控制信号，同时对电流电压采集电路106检测的电量信号以及驱动电路108发送的信号进行判断，实现对整个系统的各种保护功能。

具体的，控制器107采用的TI公司32位浮点型数字信号处理器TMS320F28335。

本实用新型另一种实施例提供一种无功功率动态补偿系统，如图2所示，无功功率动态补偿系统包括断路器110，断路器110的输入端连接充电电路102的输出端，断路器110的输出端连接电网101。

进一步的，无功功率动态补偿系统包括浪涌保护电路113，浪涌保护电路113的输入端连接充电电路102的输出端。

浪涌保护电路113主要由避雷器组成，作用是当系统遭到雷击或者意外短路时，能实现对无功功率动态补偿系统的雷击或短路保护。

进一步的，无功功率动态补偿系统包括远程通讯电路111，远程通讯电路111的输入端连接控制器107的第二输出端，远程通讯电路111的输出端连接控制器107的第二输入端。

远程通讯电路111，能够与控制器107在规定的通讯协议下实现通讯；具体的，远程通讯电路111可以是有线远程通讯或无线远程通讯，无线远程通讯可以为WIFI模块或蓝牙模块。

进一步的，无功功率动态补偿系统包括人机交互装置112，人机交互装置112与控制器107相连，主要是为用户提供友好的操作控制和信息显示界面。

本实用新型无功功率动态补偿系统的工作原理及过程如下：本实用新型根据功率流动的规律，将IGBT逆变器通过电抗器连接到电网系统中，IGBT逆变器为SVG静止无功补偿装置的核心硬件部分。然后，由电流电压检测电路在线检测电网参数，并实时反馈到控制器，控制器根据电流值和电压值计算需要补偿的无功功率，控制交流侧的输出电流或控制交流侧注入电网的电压相位和幅值，从而实现吸收或发出所需无功量，达到补偿目的。整个过程响应速度快，控制准确度高，因此能够有效维持电网的稳定性。

本实用新型无功功率动态补偿系统与传统的无功补偿装置相比，不需要大容量的电抗器及电容器，而是通过将电抗器连接电网，实现能量的缓冲，同时减少了SVG静止无功补偿发生器输出电流中的开关纹波，降低共模干扰，更重要的是，SVG静止无功补偿发生器使用的电抗器比传统无功补偿装置所使用的电抗器、电容器体积要小很多，这将在很大程度上缩小装置的体积和成本。

其次，本实用新型以TMS320F28335为控制器的核心，可以调整IGBT逆变器交流侧电压的幅值和相位，可以使其所能提供的最大无功电流维持不变，实现动态无功补偿，而传统的无功补偿装置，由于其所能提供的最大电流分别受并联电抗器和并联电容器的阻抗特性的限制，会随着电网电压的降低而减小，因此本实用新型补偿的范围大，既可以补偿容性负载也可补偿感性负载，通用性强。

再次，本实用新型采用三相瞬时无功电流检测方法检测电网系统中的瞬时无功电流，利用最新的PWM控制技术对自换相桥式电路进行控制，大大减少了补偿电流中谐波的含量，而且调节速度更快，而且能够很大程度上提高功率因数，使其达到0.97或者以上，对冲击负荷有很好的补偿效果。

最后，本实用新型中的浪涌保护电路和充电电路的设计，为系统增添了不少保护屏障，使系统的可靠性和安全性得到全面的提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述无功功率动态补偿系统包括控制器、驱动电路、充电电路、电抗器、电流电压采集电路以及静止无功补偿发生装置，所述静止无功补偿发生装置包括IGBT逆变器；

所述IGBT逆变器的电流输出端连接所述电抗器的输入端，所述电抗器的输出端连接所述充电电路的输入端，所述充电电路的输出端连接电网；

所述电流电压采集电路的第一输入端连接电网的输出端，所述电流电压采集电路的输出端连接所述控制器的第一输入端，所述电流电压采集电路用于采集所述电网输出的电压信号和第一电流信号以及所述电抗器输出端的第二电流信号，并将所述电压信号、所述第一电流信号和所述第二电流信号发送给所述控制器；

所述控制器的第一输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述IGBT逆变器的控制端，所述控制器根据所述电压信号、所述第一电流信号和所述第二电流信号调整所述IGBT逆变器的输出电流。

2.如权利要求1所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述无功功率动态补偿系统包括断路器，所述断路器的输入端连接所述充电电路的输出端，所述断路器的输出端连接所述电网。

3.如权利要求1所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述无功功率动态补偿系统包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路的输入端连接所述充电电路的输出端。

4.如权利要求1所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述无功功率动态补偿系统包括远程通讯电路，所述远程通讯电路的输入端连接所述控制器的第二输出端，所述远程通讯电路的输出端连接所述控制器的第二输入端。

5.如权利要求4所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述远程通讯电路为有线远程通讯电路或无线远程通讯电路，所述无线远程通讯电路为WIFI模块或蓝牙模块。

6.如权利要求1所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述无功功率动态补偿系统包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述控制器相连。

7.如权利要求1所述的无功功率动态补偿系统，其特征在于，所述充电电路包括触发器和电阻，所述触发器和电阻串联连接在一起。