CN205753423U - 基于逆阻型igbt的动态无功补偿系统 - Google Patents

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陈静
凃梦洁
王飞
王一飞
毛玲
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Abstract

本实用新型提供的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，由电能检测模块(4)、控制器(7)、连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)组成，其中：所述连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)并联后的一端接入电网中，另一端接地；控制器(7)通过RS485总线分别与电能检测模块(4)、连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)相连接。本实用新型可以应用于配电网、负载等的无功补偿装置，动态跟踪无功功率，实现无功功率的平滑调节，提高功率因数。

Description

基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统
技术领域
本实用新型涉及动态无功补偿领域，特别是一种基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统。
背景技术
随着工业的发展，各行业使用的感性用电设备的数量快速增长，各种大功率冲击性负载使低压配电网上电压和无功功率波动频繁，功率因数降低，电压质量变差，严重影响电网中其它设备的工作。
针对上述问题，中国专利文献(201020535748.9)公开了一种“基于逆阻型IGBT的PWM分相控制电容型SVC装置”，其技术方案是：连续调容装置与一定值电感并联，通过控制器控制IGBT开关的驱动电路，改变脉冲占空比大小实现连续调节主电路中连续调容装置的等效电容，从而达到调节无功功率的目的。但是，该专利提供的补偿装置由于连续调容装置和定值电感的调节范围有限，总无功调节容量小，主要应用在小功率负载上的静止无功补偿。
中国专利文献(200920087271.X)公开了一种“基于可变电抗的静止无功补偿器”，其通过智能控制器控制可变电抗器中晶闸管的导通角，改变变压器二次侧电流大小，进而通过电磁感应来改变变压器一次侧电流，达到电感量可调的效果，使无功补偿器电路吸收或者发出无功功率，实现负荷动态无功补偿。但该专利提供的补偿装置会出现磁滞现象，故不适合反复多次调节，且调节速度较慢。
因此，在配电网和负载需要补偿的无功功率容量大、变化快等情况下，需要提供一种新的无功补偿系统。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对配电网和负载需要补偿的无功功率容量大、变化快，一般无功补偿装置无法快速平滑地进行无功补偿的问题，提供一种基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：由电能检测模块、控制器、连续可调电容器和分级投切电容器组成；所述连续可调电容器和分级投切电容器并联后的一端接入电网中，另一端接地；控制器通过RS485总线分别与电能检测模块、连续可调电容器和分级投切电容器相连接。
所述的电能检测模块，采用电子式电能智能传感器WB1867B35。
所述的分级投切电容器，由多组快速熔断器、电容接触器和电容器的串联电路经过并联后组成。
所述的连续可调电容器，其由两组电力电子容抗变换器和电容器的串联电路经过并联后组成，其负极接地；电容器的正极与电力电子容抗变换器相连接。
所述的电力电子容抗变换器，其由两个逆阻型IGBT器件经过反向并联后组成。
所述的控制器采用PLC控制系统。
所述的PLC控制系统，由与电源相连接的PLC控制器和以数据线分别与PLC控制器相连接的触摸屏、I/O接口电路、脉冲输出电路和驱动电路组成。
所述的触摸屏可以采用MCGS触摸屏。
本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：
(1)电力电子容抗变换器采用反并联逆阻型IGBT结构，耐压等级高，可平滑调节无功；
(2)连续可调电容器采用电容器件进行无功微调，不消耗无功，调节速度快；
(3)实用性强，可应用于配电网、负载等的无功补偿装置，动态跟踪无功功率，实现无功功率的快速平滑调节，提高功率因数。
附图说明
图1是本实用新型基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统的原理图。
图中：1.高压隔离开关；2.高压断路器；3.电压电流互感器；4.电能检测模块；5.分级投切电容器；6.连续可调电容器；7.控制器；8.快速熔断器；9.电容接触器；10.电容器；11.电容器；12.电力电子容抗变换器。
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逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其结构如图1所示，由电能检测模块4、控制器7、连续可调电容器6和分级投切电容器5组成，其中：连续可调电容器6和分级投切电容器5并联后的一端接入电网中，另一端接地；控制器7通过R S485总线分别与电能检测模块4、连续可调电容器6和分级投切电容器5相连接。
所述的电能检测模块4，可采用电子式电能智能传感器WB1867B35，用于分析处理电压电流互感器3检测到的电压和电流信号，得到有功功率、无功功率、功率因数等电能参数。
所述的分级投切电容器5，由多组快速熔断器8、电容接触器9和电容器10的串联电路经过并联后组成，用于发出分级可调的补偿无功。
所述的连续可调电容器6，其由两组电力电子容抗变换器12和电容器11的串联电路经过并联后组成，其负极接地；用于发出连续可调的补偿无功。电容器11的正极与电力电子容抗变换器12相连接。
所述的电力电子容抗变换器12，由两个逆阻型IGBT器件经过反向并联后组成，用于调节连续可调电容器6的等效容抗。
所述的控制器7采用PLC控制系统，用于控制电容接触器9(KM11～KM1N)的通断电和调节逆阻型IGBT脉冲占空比的大小，控制投切电容器5和连续可调电容器6发出的无功功率。
所述的PLC控制系统，由与电源相连接的PLC控制器和以数据线分别与PLC控制器相连接的触摸屏、I/O接口电路、脉冲输出电路和驱动电路组成。
所述的触摸屏可采用MCGS触摸屏。
本实用新型采用分级投切电容器5和连续可调电容器6的并联组合后的技术方案，对配电网和负载进行无功补偿。
本实用新型提供的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，具体工作过程如下：
步骤1)：高压隔离开关1和高压断路器2合闸后，电路中的电能检测模块4以及控制器7得电，控制器7开始工作，电压电流互感器3通过高压断路器2和高压隔离开关1从配电网中检测和提取电压电流信号；
步骤2)：检测到的电压电流信号经电能检测模块4分析处理后，得到功率因数ph、有功功率P和无功功率Q，并将其转换成数字信号，通过RS485总线传送给控制器7，控制器7通过实时分析采集到的数字信号，计算所需要补偿的无功功率QS；
步骤3)：根据所需要补偿的无功功率QS，控制器7通过控制接触器KM11～KM1N的闭合来投切分级投切电容器5，向电力系统发出基准补偿无功QC0以提高功率因数ph，当ph达到国家标准值ph0时返回步骤1)，否则转入步骤4)；
步骤4)：控制器7输出脉冲信号，控制电力电子容抗变换器12中逆阻型IGBT的脉冲占空比，来调节连续可调电容器6的等效容抗，使连续可调电容器6快速发出无级可调的无功功率ΔQC，ph≥ph0时则返回步骤1)，否则转入步骤4)。
通过上述步骤1)至步骤4)周而复始地运行，实现配电网中的无功功率的快速平滑调节，使功率因数满足国家标准。
本实用新型基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，可应用于配电网、负载等的无功补偿装置，动态跟踪无功功率，实现无功功率的快速平滑调节，提高功率因数。

Claims (8)

1.基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征是由电能检测模块(4)、控制器(7)、连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)组成；所述连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)并联后的一端接入电网中，另一端接地；控制器(7)通过RS485总线分别与电能检测模块(4)、连续可调电容器(6)和分级投切电容器(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的电能检测模块(4)，采用电子式电能智能传感器WB1867B35。
3.根据权利要求1所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的分级投切电容器(5)，由多组快速熔断器(8)、电容接触器(9)和电容器(10)的串联电路经过并联后组成。
4.根据权利要求1所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的连续可调电容器(6)，其由两组电力电子容抗变换器(12)和电容器(11)的串联电路经过并联后组成，其负极接地；电容器(11)的正极与电力电子容抗变换器(12)相连接。
5.根据权利要求4所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的电力电子容抗变换器(12)，其由两个逆阻型IGBT器件经过反向并联后组成。
6.根据权利要求1所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的控制器(7)采用PLC控制系统。
7.根据权利要求6所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的PLC控制系统，由与电源相连接的PLC控制器和以数据线分别与PLC控制器相连接的触摸屏、I/O接口电路、脉冲输出电路和驱动电路组成。
8.根据权利要求7所述的基于逆阻型IGBT的动态无功补偿系统，其特征在于所述的触摸屏采用MCGS触摸屏。
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