CN204928161U - 一种电网无功功率及电压补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电网无功功率及电压补偿装置，该装置包括三相级联H桥(1)、谐波电流检测模块(2)和补偿控制模块(3)，谐波电流检测模块(2)分别与三相级联H桥(1)和补偿控制模块(3)连接，谐波电流检测模块(2)包括测量单元(21)、锁相环(22)、正序余弦发生电路(23)和计算单元(24)，补偿控制模块(3)包括电压比较电路(31)及与其连接的PWM控制器(32)，电压比较电路(31)与谐波电流检测模块(2)连接，PWM控制器(32)将PWM控制命令发送给三相级联H桥(1)中的功率开关器件。与现有技术相比，本实用新型易实现中高压和大容量输出，谐波和无功电流检测精确，对基波电流检测没有误差，且结构简单，适应性强。

Description

一种电网无功功率及电压补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统无功补偿装置，尤其是涉及一种电网无功功率及电压补偿装置。

背景技术

在高压系统中，当出现短路或者断路、负荷快速波动造成电压瞬间降低的情况时，电力补偿设备应当迅速向电网提供一定容量的无功支撑以便帮助电网电压的恢复，减轻由于电压问题造成发电机解列失控，用电设备损坏的现象。

授权公告号为CN202268706U的中国专利公开了一种采用并联H桥结构的谐波源装置，该装置包括谐波源、回馈环节、中间直流环节、控制终端、第一LCL滤波环节和第二LCL滤波环节；谐波源和回馈环节由三个并联的H桥构成，中间直流环节由三个相同大小的电容并联而成，控制终端采用DSP控制器实现，可控制谐波源部分产生电流扰动，谐波源和回馈环节通过中间直流环节相级联，组成AC-DC-AC结构，实现能量回馈。一般情况下，在电网电压波动不是非常大时，电容器组可以为系统提供一定的无功功率，从而能够稳定电网电压。而当电网电压波动较大或者迅速降低时，由于电容器的补偿容量与电压的平方成正比，因此，当电压迅速降低时，由于该装置由于H桥个数及容量限制，电容器补偿容量也会大打折扣，起不到很明显的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大容量，且能根据电网电压动态作出相应调节动作的电网无功功率及电压补偿装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，该装置包括、谐波电流检测模块和补偿控制模块，所述的谐波电流检测模块分别与三相级联H桥和补偿控制模块连接。

所述的谐波电流检测模块包括测量单元、锁相环、正序余弦发生电路和计算单元，所述的测量单元测量电网三相电压和三相电流，并与锁相环、计算单元和补偿控制模块连接，所述的锁相环与正序余弦发生电路连接，所述的计算单元与正序余弦发生电路和补偿控制模块连接。

所述的测量单元包括电压传感器和电流传感器。

所述的计算单元包括低通滤波器和与其连接的DSP芯片。

所述的补偿控制模块包括电压比较电路及与其连接的PWM控制器，所述的电压比较电路与谐波电流检测模块连接，所述的PWM控制器与三相级联H桥中的功率开关器件连接。

所述的三相级联H桥每相由多个H桥单元串联而成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)级联H桥每相由多个H桥单元串联而成，串联个数越多，并网电压越高，电平数越多，很容易实现中高压和大容量输出，且结构简单，适应性强。

(2)本装置谐波电流检测模块不断检测系统谐波电流和电网电压，且设有锁相环，谐波和无功电流检测更精确，当三相电压不对称时，对基波电流检测没有误差，从而更达到无功补偿目的；通过电压比较，判断电网电压状态，控制装置进行谐波补偿或停止谐波补偿，全力发出无功，是电网电压维持在设定值范围以内。

(3)计算单元中设有低通滤波器，滤除影响较小的高频分量，减少计算量。

(4)结构简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型谐波电流检测模块和补偿控制模块连接示意图；

图3为本实用新型装置一个周期内无功及电压补偿过程示意图；

附图标记：1为三相级联H桥，11为H桥单元，2为谐波电流检测模块，21为测量单元，22为锁相环，23为正序余弦发生电路，24为计算单元，3为补偿控制模块，31为电压比较电路，32为PWM控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

图1为本实用新型电网无功功率及电压补偿装置结构示意图，本装置包括三相级联H桥1、谐波电流检测模块2和补偿控制模块3，其中谐波电流检测模块2分别与三相级联H桥1和补偿控制模块3连接，三相级联H桥1每相由多个H桥单元11串联而成。

图2为本实用新型谐波电流检测模块和补偿控制模块连接示意图，谐波电流检测模块2包括测量单元21、锁相环22、正序余弦发生电路23和计算单元24，测量单元21测量电网三相电压和三相电流，并与锁相环22、计算单元24和补偿控制模块3连接，锁相环22与正序余弦发生电路23连接，正序余弦发生电路23与计算单元24连接，计算单元24包括滤除13次以上高频分量的低通滤波器25和DSP芯片，计算出电网各次谐波电流并将计算结果传送给补偿控制模块3，使三相级联H桥1产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的电流注入到电网中，达到滤波的目的，滤除电网中的2～33次谐波，同时对无功功率进行补偿。

补偿控制模块3包括电压比较电路31及与其连接的PWM控制器32，电压比较电路31与测量单元21连接，将电网三相电压测量值与设定值的比较结果发送给PWM控制器32，PWM控制器32根据结果将PWM控制命令发送给三相级联H桥1中的功率开关器件，从而控制三相级联H桥1补偿谐波或暂时停止补偿系统谐波，全力发出无功。一个控制周期内，导通时间越长，输出电压越高，装置输出的有功功率越大；反之，关断时间越长，输出电压越低，装置输出的有功功率越小。根据不同相的情况，对各相的功率开关器件的开断分别进行控制。

图3为本实用新型装置具体工作方式：设定工作周期及初始状态，周期性检测系统电压和电流。初始状态下三相级联H桥1只进行谐波补偿。电力系统运行后，在每个工作周期开始时，测量单元21检测系统电流电压。若出现电压跌落，则判断电压是否低于阈值：若是，则PWM控制器32控制三相级联H桥1暂时停止补偿系统谐波，全力发出无功，直到电压恢复并超过阈值，此时回到初始状态；若电压不低于阈值，则PWM控制器32控制三相级联H桥1同时补偿谐波和无功，直到电压恢复并超过阈值，此时回到初始状态。若未出现电压跌落，则装置保持初始状态工作。

Claims (6)

1.一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，该装置包括、谐波电流检测模块（2）和补偿控制模块（3），所述的谐波电流检测模块（2）分别与三相级联H桥（1）和补偿控制模块（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，所述的谐波电流检测模块（2）包括测量单元（21）、锁相环（22）、正序余弦发生电路（23）和计算单元（24），所述的测量单元（21）测量电网三相电压和三相电流，并与锁相环（22）、计算单元（24）和补偿控制模块（3）连接，所述的锁相环（22）与正序余弦发生电路（23）连接，所述的计算单元（24）与正序余弦发生电路（23）和补偿控制模块（3）连接。

3.根据权利要求2所述的一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，所述的测量单元（21）包括电压传感器和电流传感器。

4.根据权利要求2所述的一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，所述的计算单元（24）包括低通滤波器和与其连接的DSP芯片。

5.根据权利要求1所述的一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，所述的补偿控制模块（3）包括电压比较电路（31）及与其连接的PWM控制器（32），所述的电压比较电路（31）与谐波电流检测模块（2）连接，所述的PWM控制器（32）与三相级联H桥（1）中的功率开关器件连接。

6.根据权利要求1所述的一种电网无功功率及电压补偿装置，其特征在于，所述的三相级联H桥（1）每相由多个H桥单元（11）串联而成。