一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置。包括數(shù)據(jù)采集處理器、主控器、無功補(bǔ)償器、濾波器以及第一開關(guān)和第二開關(guān)，數(shù)據(jù)采集處理器輸入端與母線連接，主控器輸入端與數(shù)據(jù)采集處理器輸出端連接，無功補(bǔ)償器輸入端與主控器輸出端連接，無功補(bǔ)償器輸出端通過第一開關(guān)與電網(wǎng)母線連接，主控器輸出端還與濾波器輸入端連接，濾波器輸出端通過第二開關(guān)與電網(wǎng)母線連接。其具有實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，且同時(shí)具備濾波和無功補(bǔ)償功能，由于器件的集成化，該裝置總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使用較為靈活方便。
【專利說明】
一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于無功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電能質(zhì)量問題越來越受到關(guān)注，其中尤以電壓穩(wěn)定和諧波問題最為重要。在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)中，電力電子器件的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致諧波污染嚴(yán)重，而一些電網(wǎng)的故障則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰。電網(wǎng)無功動(dòng)態(tài)平衡可以提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定能力，減少電網(wǎng)網(wǎng)損以及提高電網(wǎng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。目前應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)磁閥式可控電抗器雖然具有較強(qiáng)的過載能力，但是其響應(yīng)速度較慢，而電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償則要求較快的響應(yīng)速度，能在幾個(gè)工頻周期，甚至一個(gè)工頻周期內(nèi)達(dá)到額定工作狀態(tài)，所以傳統(tǒng)的磁閥式可控電抗器無法滿足要求。而且，現(xiàn)有的裝置不能同時(shí)具備濾波以及無功補(bǔ)償功能，所以在接入電網(wǎng)工作時(shí)，通常為滿足電網(wǎng)需求而接入額外的濾波裝置，從而使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，控制起來較為不便。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置，其具有實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，且同時(shí)具備濾波和無功補(bǔ)償功能，由于器件的集成化，該裝置總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使用較為靈活方便。
[0004]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為:一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置，包括數(shù)據(jù)采集處理器、主控器、無功補(bǔ)償器、濾波器以及第一開關(guān)和第二開關(guān)，數(shù)據(jù)采集處理器輸入端與母線連接，主控器輸入端與數(shù)據(jù)采集處理器輸出端連接，無功補(bǔ)償器輸入端與主控器輸出端連接，無功補(bǔ)償器輸出端通過第一開關(guān)與電網(wǎng)母線連接，主控器輸出端還與濾波器輸入端連接，濾波器輸出端通過第二開關(guān)與電網(wǎng)母線連接。
[0005]進(jìn)一步，所述無功補(bǔ)償器中的電抗器為磁閥式可控電抗器，所述磁閥式可控電抗器包括第一電感、第二電感、第三電感、第四電感、第三開關(guān)、電容、二極管、第一晶閘管、第二晶閘管，第一電感、第二電感、第三電感、第四電感依次串聯(lián)，二極管連接在第一電感和第四電感的連接點(diǎn)與第二電感和第三電感的連接點(diǎn)之間，第三開關(guān)與電容串聯(lián)后連接在二極管兩端，第一晶閘管連接在第一電感線圈中間點(diǎn)與第三電感中間點(diǎn)之間，第二晶閘管連接在第二電感線圈中間點(diǎn)與第四電感中間點(diǎn)之間，且第一晶閘管的正極與第一電感線圈中間點(diǎn)連接，第二晶閘管的正極與第四電感線圈中間點(diǎn)連接。第一電感與第二電感的連接點(diǎn)外接電壓，第三電感與第四電感的連接點(diǎn)外接電壓。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:(1)本實(shí)用新型中的無功補(bǔ)償器中，含有通信單元以及有磁閥式可控電抗器所組成的執(zhí)行單元，在原有的磁閥式可控電抗器上并聯(lián)一個(gè)充電電容，利用充電電容放電提高鐵芯磁通，從而提高其響應(yīng)速度具有較快的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，能在幾個(gè)工頻周期，甚至一個(gè)工頻周期內(nèi)達(dá)到額定工作狀態(tài)；(2)本實(shí)用新型利用可控電抗器的參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)濾波功能，由無功補(bǔ)償器補(bǔ)償無功量，從而避免使電力系統(tǒng)中各電力電子器件產(chǎn)生的較為嚴(yán)重的諧波污染;為使裝置具備濾波及無功補(bǔ)償雙重功能，本實(shí)用新型的濾波器是一個(gè)二階高通濾波器，對(duì)于低次諧波，呈現(xiàn)高阻抗特性;對(duì)于中次諧波與高次諧波，呈現(xiàn)低阻抗特性?！靖綀D說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置的工作原理圖；
[0008]圖2為實(shí)用新型中使用的磁閥式可控電抗器結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]容易理解，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本實(shí)用新型于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置的實(shí)施方式。因此，以下【具體實(shí)施方式】和附圖僅是對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制或限定。[〇〇1〇]如圖1所示，本實(shí)用新型所述基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置，包含數(shù)據(jù)采集處理器、主控器、無功補(bǔ)償器、濾波器以及第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2。數(shù)據(jù)采集處理器輸入端與母線連接，用于采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)并傳輸給主控器;主控器輸入端與數(shù)據(jù)采集處理器輸出端連接，主控器用于判斷電網(wǎng)數(shù)據(jù)是否需要濾波以及根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算電網(wǎng)所需無功補(bǔ)償量； 無功補(bǔ)償器輸入端與主控器輸出端連接，用于根據(jù)主控器計(jì)算獲得的無功補(bǔ)償量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，無功補(bǔ)償器輸出端通過第一開關(guān)S1與母線連接，根據(jù)主控器計(jì)算的無功補(bǔ)償量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償;主控器輸出端還與濾波器輸入端連接，對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并將濾波后數(shù)據(jù)提供給電網(wǎng)或者返還給主控器，濾波器輸出端通過第二開關(guān)S2與母線連接。
[0011]經(jīng)主控器判斷，如果電網(wǎng)數(shù)據(jù)需要濾波，主控器先將電網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給濾波器進(jìn)行濾波，然后將濾波后電網(wǎng)數(shù)據(jù)返還給主控器計(jì)算無功補(bǔ)償量;如果電網(wǎng)數(shù)據(jù)不需要濾波，則主控器直接根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算無功補(bǔ)償量。
[0012]通過控制第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2的開關(guān)狀態(tài)，本實(shí)用新型裝置可實(shí)現(xiàn)不同的功能。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S1和第二開關(guān)S2均處于閉合狀態(tài)，本實(shí)用新型裝置即可進(jìn)行濾波又可進(jìn)行無功補(bǔ)償；當(dāng)僅第一開關(guān)S1的處于閉合狀態(tài)時(shí)，本實(shí)用新型裝置不直接對(duì)電網(wǎng)提供濾波后數(shù)據(jù);當(dāng)僅第二開關(guān)S2的處于閉合狀態(tài)時(shí)，本實(shí)用新型裝置直接對(duì)電網(wǎng)提供濾波后數(shù)據(jù)，但不提供無功補(bǔ)償功能。
[0013]數(shù)據(jù)采集處理器采集和處理電網(wǎng)中的各信號(hào)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果傳送給主控器;主控器通過CPU插件計(jì)算處理各信號(hào)數(shù)據(jù)。CPU根據(jù)需求控制第一開關(guān)S2、第二開關(guān)S2的開關(guān)狀態(tài)。例如，若只需進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)濾波，則閉合第二開關(guān)S1、打開第一開關(guān)S2,使可控電抗器實(shí)現(xiàn)濾波功能;若需進(jìn)行無功補(bǔ)償，則閉合第二開關(guān)S2、打開第一開關(guān)S1，即將濾波結(jié)果送回給主控器，主控器中的CPU重新處理濾波后的數(shù)據(jù)，計(jì)算出電網(wǎng)所需補(bǔ)償量，然后將補(bǔ)償命令傳達(dá)給無功補(bǔ)償器，無功補(bǔ)償器中的改進(jìn)磁閥式可控電抗器快速響應(yīng)，為電網(wǎng)提供準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償量，整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償功能。
[0014]本實(shí)用新型中無功補(bǔ)償器中的電抗器為改進(jìn)的磁閥式可控電抗器，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示，包括第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第三開關(guān)S3、電容C、二極管VD、第一晶閘管VS1、第二晶閘管VS2,第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4依次串聯(lián)，二極管VD連接在第一電感L1和第四電感L4的連接點(diǎn)與第二電感L2和第三電感L3的連接點(diǎn)之間，第三開關(guān)S3與電容C串聯(lián)后連接在二極管VD兩端，第一晶閘管VS1連接在第一電感L1線圈中間點(diǎn)與第三電感L3中間點(diǎn)之間，第二晶閘管VS2連接在第二電感L2線圈中間點(diǎn)與第四電感L4中間點(diǎn)之間，且第一晶閘管VS1的正極與第一電感L1線圈中間點(diǎn)連接，第二晶閘管VS2的正極與第四電感L4線圈中間點(diǎn)連接。第一電感L1與第二電感L2的連接點(diǎn)外接電壓，第三電感L3與第四電感L4的連接點(diǎn)外接電壓。
[0015]上述電路中，將帶有一定初始電壓的電容C接在電感兩端，電容與電感構(gòu)成LC電磁振蕩回路，電流隨時(shí)間做周期性變化，磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量也隨時(shí)間做周期性變化。LC電磁振蕩電路的振蕩頻率，是由振蕩電路本身的性質(zhì)，即電容器C和線圈電感L所決定。選擇合適的電容C，并將電容儲(chǔ)能選擇合適的初始值1?，可以顯著的提高可控電抗器響應(yīng)速度。
[0016]在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到有功損耗，一般抽頭比都在0.015-0.03之間，可計(jì)算出響應(yīng)時(shí)間為16-33個(gè)工頻周期，響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，難以滿足要求。使用改進(jìn)后的MCR，可將響應(yīng)時(shí)間可以提高到幾個(gè)周波甚至一個(gè)周波以內(nèi)，且使用與任何場(chǎng)合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集處理器、主控器、 無功補(bǔ)償器、濾波器以及第一開關(guān)(S1)和第二開關(guān)(S2)，數(shù)據(jù)采集處理器輸入端與母線連 接，主控器輸入端與數(shù)據(jù)采集處理器輸出端連接，無功補(bǔ)償器輸入端與主控器輸出端連接， 無功補(bǔ)償器輸出端通過第一開關(guān)(S1)與電網(wǎng)母線連接，主控器輸出端還與濾波器輸入端連 接，濾波器輸出端通過第二開關(guān)(S2)與電網(wǎng)母線連接。2.如權(quán)利要求1所述基于可控電抗器的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述無功補(bǔ)償器中 的電抗器為磁閥式可控電抗器，所述磁閥式可控電抗器包括第一電感(L1)、第二電感(L2)、 第三電感(L3)、第四電感(L4)、第三開關(guān)(S3)、電容(C)、二極管(VD)、第一晶閘管(VS1)、第 二晶閘管(VS2)，第一電感(L1)、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)依次串聯(lián)，二 極管(VD)連接在第一電感(L1)和第四電感(L4)的連接點(diǎn)與第二電感(L2)和第三電感(L3) 的連接點(diǎn)之間，第三開關(guān)(S3)與電容(C)串聯(lián)后連接在二極管(VD)兩端，第一晶閘管(VS1) 連接在第一電感(L1)線圈中間點(diǎn)與第三電感(L3)中間點(diǎn)之間，第二晶閘管(VS2)連接在第 二電感(L2)線圈中間點(diǎn)與第四電感(L4)中間點(diǎn)之間，且第一晶閘管(VS1)的正極與第一電 感(L1)線圈中間點(diǎn)連接，第二晶閘管(VS2)的正極與第四電感(L4)線圈中間點(diǎn)連接，第一電 感(L1)與第二電感(L2)的連接點(diǎn)外接電壓，第三電感(L3)與第四電感(L4)的連接點(diǎn)外接電 壓。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK205595794SQ201620241573
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】徐正宏, 王克照, 吳奇, 康明才, 高偉, 殷明, 楊杰, 唐明, 錢正, 沈燁
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué), 江蘇省電力公司泰興市供電公司