一种基于串并联谐振的无功补偿装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于串并联谐振的无功补偿装置，包括一条无功补偿支路，或者二条以上并联的无功补偿支路；所述无功补偿支路由补偿单元与串并联谐振控制单元串联组成。所述串并联谐振控制单元由两条支路并联组成，支路一是由电容器组成，支路二是由功率器件与电抗器串联后与电容器并联，再与一个电抗器串联组成；通过功率器件的导通与关断，使得两条支路在串联或并联谐振状态之间转换，从而实现补偿单位的投入或退出。本发明巧妙运用串并联谐振的阻抗特性实现了无触点开关的功能，不仅结构简单，减少了功率器件的使用数量，大大节约了成本，同时降低了功率器件承受的关断压降，提高了其使用寿命。
【专利说明】一种基于串并联谐振的无功补偿装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无功补偿装置，尤其涉及一种使用串并联谐振技术来实现无功补 偿的装置，属于电力系统无功补偿【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电网容量的增加，对电网无功的要求也越来越高，无功功率如果不能 就地补偿，用户负荷所需要的无功功率就需要由发、配电网提供，这将降低发输电的能力， 导致电网供电质量恶化，甚至导致系统电压崩溃，对用户用电造成极大影响。因此无功功率 补偿对改善电能质量、稳定系统电压意义十分重大。
[0003] 晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor简称TSC)可以准确投入电 容器，具有优良的动态无功功率补偿性能，在解决电网稳定性以及配电电能质量等问题中 发挥了相当重要的作用，近年来该技术在配电网中得到了迅速的推广应用。
[0004] 传统的TSC工作在中高压电网中时，晶闸管在关断时要承受全部电网电压，然而 晶闸管的制作工艺和工作原理决定了其更容易获得更大的导通电流而不是更高的耐压等 级，因此一般单支晶闸管的耐压只有几千伏，实际使用过程中需要多只晶闸管串联使用，这 将增加 TSC的成本，降低设备可靠性；与此同时每支晶闸管导通时存在的管压降是一定的， 多支晶闸管的串联使用必然会使整个晶闸管单元的导通压降增加，几百安培的电流流过晶 闸管时，将发出几千瓦的热量，除了需要增加难度大、造价高的散热装置之外，还容易导致 晶闸管的损坏。
[0005] 发明说明
[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于串并联谐振的无功补偿装 置，该装置能在无需过多考虑晶闸管电压耐受水平的情况下直接接入高压电网进行无功补 偿，并且可靠性高，运行成本低。本发明的技术解决方案是：
[0007] -种基于串并联谐振的无功补偿装置，包括一条无功补偿支路，或者二条以上并 联的无功补偿支路；所述无功补偿支路由补偿单元与串并联谐振控制单元串联组成。
[0008] 所述串并联谐振控制单元由两条支路并联组成，支路一是由电容器组成；支路二 是由功率器件、电容器以及2个电抗器组成，所述功率器件与一个电抗器串联后与电容器 并联，并联后的电路再与另一个电抗器串联；通过功率器件的导通与关断，使得两条支路在 串联或并联谐振状态之间转换，从而实现补偿单元的投入或退出。
[0009] 所述补偿单元为补偿电容或补偿电容组。
[0010] 所述功率器件为晶闸管。
[0011] 本发明具有以下两种实现方式：第一、当功率器件关断时，使得支路二进入串联谐 振状态，补偿单元投入补偿；当功率器件导通时，使得支路一与支路二进入并联谐振状态， 补偿单元退出补偿；第二、当功率器件关断时，使得支路一与支路二进入并联谐振状态，补 偿单元退出补偿；当功率器件导通时，使得支路二进入串联谐振状态，补偿单元器投入补 偿。
[0012] 与现有技术相比本发明巧妙运用串并联谐振的阻抗特性实现了无触点开关的功 能，不仅结构简单，减少了功率器件的使用数量，大大节约了成本，同时降低了功率器件关 断时所承受的电压降，提高了其使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的电路原理图。
[0014] 图2为本发明中第一种实现方式下晶闸管T关断支路二产生串联谐振示意图。
[0015] 图3为本发明中第一种实现方式下晶闸管T导通支路一与支路二产生并联谐振示 意图。
[0016] 图4为本发明中第二种实现方式下晶闸管T关断支路一与支路二产生并联谐振示 意图。
[0017] 图5为本发明中第二种实现方式下晶闸管T导通支路二产生串联谐振示意图。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图，通过具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细说明。
[0019] 本实施例运用晶闸管T作为功率器件控制串并联谐振控制单元在串、并联谐振两 种状态进行转换，实现补偿电容器c 3的有效投入与退出。串并联谐振控制单元主要由晶闸 管T、两个电容和两个电感Li、L2构成，拓扑结构如图1所示。下面分别针对两种实现 方式，给出具体电路参数选择，主要为了说明投切电路在两种工况下，各电路元件应满足的 数值关系。
[0020] 定义母线电压为U、晶闸管T，导通时流过晶闸管器件的电流和关断时施加在晶 闸管器件两端电压
[0021] 1、第一种实现方式
[0022] (1)如图2所示，当晶闸管T关断时，令支路二中Ci、L2发生串联谐振，此时实现补 偿电容器C 3投入补偿，根据串联谐振发生条件，可以得到
[0023]
【权利要求】
1. 一种基于串并联谐振的无功补偿装置，其特征在于：包括一条无功补偿支路，或者 二条以上并联的无功补偿支路；所述无功补偿支路由补偿单元与串并联谐振控制单元串联 组成。
2. 根据权利要求1所述的一种基于串并联谐振的无功补偿装置，其特征在于：所述串 并联谐振控制单元由两条支路并联组成，支路一是由电容器组成；支路二是由功率器件、电 容器以及2个电抗器组成，所述功率器件与一个电抗器串联后与电容器并联，并联后的电 路再与另一个电抗器串联；通过功率器件的导通与关断，使得两条支路在串联或并联谐振 状态之间转换，从而实现补偿单位的投入或退出。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于串并联谐振的无功补偿装置，其特征在于：所 述补偿单元为补偿电容或补偿电容组。
4. 根据权利要求2所述的一种基于串并联谐振的无功补偿装置，其特征在于：所述功 率器件为晶闸管。
【文档编号】H02J3/18GK104269856SQ201410452409
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】张晓 , 张辉, 张传金, 陈建宇, 安琪, 呼小亮 申请人:中国矿业大学