低压动态无功补偿装置制造方法
【专利摘要】一种低压动态无功补偿装置，它的断路器、交流接触器、第一限流电抗器、真空开关和第二限流电抗器串联后与IGBT桥式逆变电路的输入端连接，IGBT桥式逆变电路的输出端并联有RC阻容滤波电路，滤波电容电路并联在第一限流电抗器与真空开关之间的三相电电路中，限流电阻与真空开关并联；滤波电容电路包括3个电阻和3个固定电容器；IGBT桥式逆变电路包括组成H桥结构的6个绝缘栅双极晶体管和6个钳位二极管。本实用新型以IGBT为核心，能够快速补偿负荷所产生的谐波电流，抑制对电网的谐波污染，在补偿能力范围之内进行无功补偿以提高功率因数，抑制负荷侧产生的三相不平衡电流和零线电流，保障电力系统稳定、高效和优质地运行。
【专利说明】低压动态无功补偿装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种输配电补偿装置，具体地说是一种低压动态无功补偿装置。【背景技术】
[0002]目前，输电及配电系统正常工作运行在工频信号下时，随着大量非线性负荷用电设备的增加，注入电网中的谐波也会随之增加，从而会引起电压及电流的波形畸变。无功功率补偿，简称无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统电压波动，谐波增大等诸多因素。
[0003]现有的无功补偿主要有低压投切电容补偿装置(FC)和静态无功补偿器(SVC)，但是这些无源器件补偿装置不能实现无功补偿的动态调节，存在以下问题:(I)装置补偿容量不能连续可调的问题；(2)目前常规低压无功补偿装置的响应时间太长，长达数秒钟，不能满足在十几个ms内对无功进行补偿的要求；(3)目前的无功补偿装置只能补偿容性或感性无功，不能实现正负无功双向补偿的问题。
实用新型内容
[0004]针对上述不足，本实用新型提供了 一种低压动态无功补偿装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是:低压动态无功补偿装置，包括主电路和控制电路，所述控制电路实时跟踪负荷变化，并控制主电路的投切来动态补偿无功功率，其特征是，所述主电路包括断路器、交流接触器、第一限流电抗器、滤波电容电路、真空开关、限流电阻、第二限流电抗器、IGBT桥式逆变电路和RC阻容滤波电路；所述的断路器、交流接触器、第一限流电抗器、真空开关和第二限流电抗器串联后与IGBT桥式逆变电路的输入端连接，所述IGBT桥式逆变电路的输出端并联有RC阻容滤波电路，所述滤波电容电路并联在第一限流电抗器与真空开关之间的三相电电路中，所述限流电阻与真空开关并联连接；
[0006]所述滤波电容电路包括3个电阻和3个固定电容器，3个电阻一端分别连接三相电电路，另一端连接对应的固定电容器一端，3个固定电容器的另一端短接连接；
[0007]所述IGBT桥式逆变电路包括6个绝缘栅双极晶体管和6个钳位二极管，所述6个绝缘栅双极晶体管组成H桥结构,所述6个钳位二极管与6个绝缘栅双极晶体管对应连接。
[0008]优选地，所述真空开关为接触器。
[0009]优选地，所述IGBT桥式逆变电路还包括3个吸收电容器。
[0010]优选地，所述RC阻容滤波电路包括2个电阻和2个电容，所述2个电阻和2个电容组成两个电阻电容并联电路的串联电路。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型以IGBT为核心，能够快速补偿负荷所产生的谐波电流，抑制对电网的谐波污染，在补偿能力范围之内进行无功补偿以提高功率因数，抑制负荷侧产生的三相不平衡电流和零线电流，保障电力系统稳定、高效和优质地运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
[0014]如图1所示，本实用新型的一种低压动态无功补偿装置，它包括主电路和控制电路，所述控制电路实时跟踪负荷变化，并控制主电路的投切来动态补偿无功功率。所述主电路包括断路器QF、交流接触器KM1、第一限流电抗器L1、滤波电容电路、真空开关、限流电阻、第二限流电抗器L2、IGBT桥式逆变电路和RC阻容滤波电路；所述真空开关采用接触器KM2。所述的断路器QF、交流接触器KM1、第一限流电抗器L1、接触器KM2和第二限流电抗器L2串联后与IGBT桥式逆变电路的输入端连接，所述IGBT桥式逆变电路的输出端并联有RC阻容滤波电路，所述滤波电容电路并联在第一限流电抗器与真空开关之间的三相电电路中，滤波电容电路包括3个电阻Rl、R2、R3和3个固定电容器C1、C2、C3，电阻R1、R2、R3的一端分别连接三相电电路，另一端连接对应的电容器Cl、C2、C3的一端，电容器C1、C2、C3的另一端短接连接；所述限流电阻包括与真空开关并联连接电阻Rl、R2和R3。所述IGBT桥式逆变电路包括6个绝缘栅双极晶体管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)和6个钳位二极管，所述6个绝缘栅双极晶体管组成H桥结构,所述6个钳位二极管与6个绝缘栅双极晶体管对应连接；IGBT桥式逆变电路还包括3个吸收电容器C4、C5和C6。所述RC阻容滤波电路包括2个电阻R7、R8和2个电容C7、C8，它们组成R7、C7并联电路与R8、C8并联电路的串联电路。
[0015]本实用新型所述的控制电路包括电流互感器、A/D转换模块、DSP处理器和驱动电路，所述电流互感器通过A/D转换模块与可编程逻辑控制器连接，所述可编程逻辑控制器通过驱动电路分别与IGBT开关器件和接触器连接。其中，所述DSP处理器采用美国TI公司的高速TMS320F28X系列DSP芯片。
[0016]本实用新型是以IGBT为核心的无功补偿装置将IGBT逆变桥通过电抗器等电子元件并联在电网上，通过控制电路电流互感器检测负荷电流中的谐波分量、无功分量和不对称分量，控制IGBT逆变桥交流侧所输出的电流，使该IGBT桥式逆变电路迅速吸收或者发出所需要的补偿电流，实现对电能质量进行治理的目的。
[0017]本实用新型与传统SVG、FC等无功补偿方式相比，本实用新型的SVG具有以下特
占-
^ \\\.[0018]1、IGBT桥式逆变电路采用英飞凌或三菱可关断器件(IGBT)模块，增强系统可靠性；
[0019]2、控制电路采用美国TI公司高速TMS320F28X系列DSP芯片进行控制；
[0020]3、动态相应速度快SVG具有IOms以内的快速输出无功特型，因而具有更好的补偿效果，对闪变有更好的抑制能力，而传统的SVC相应时间一般在60ms以上，FC的响应时间在Is以上；
[0021]4、启动冲击小SVG部分采用自励方式启动，启动快速且可将冲击电流限制在很小的幅值；
[0022]5、优异的谐波输出特型实现SVG功能时可以输出完美无低次谐波的无功电流(不含谐波，用于电网补偿)，也可能输出设定次数的谐波(用于负荷谐波)，即SVG的输出电流是完全可控的，完全满足用户的需要，而SVC、MCR等产生大量不可控的谐波电流，需附带与之配套的滤波支路来实现对自身产生谐波电流的滤除；
[0023]6、补偿容量可以无级连续调节；
[0024]7、高效SVG采用新型低压损耗IGBT功率器件，省去了变压器，具有较高的效率；
[0025]8、同一套装置即可产生容性无功亦可感性无功，在容性和感性无功间快速切换。
[0026]除本实用新型所述的结构外，其余均为现有技术。
[0027]以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.低压动态无功补偿装置，包括主电路和控制电路，所述控制电路实时跟踪负荷变化，并控制主电路的投切来动态补偿无功功率，其特征是，所述主电路包括断路器、交流接触器、第一限流电抗器、滤波电容电路、真空开关、限流电阻、第二限流电抗器、IGBT桥式逆变电路和RC阻容滤波电路；所述的断路器、交流接触器、第一限流电抗器、真空开关和第二限流电抗器串联后与IGBT桥式逆变电路的输入端连接，所述IGBT桥式逆变电路的输出端并联有RC阻容滤波电路，所述滤波电容电路并联在第一限流电抗器与真空开关之间的三相电电路中，所述限流电阻与真空开关并联连接； 所述滤波电容电路包括3个电阻和3个固定电容器，3个电阻一端分别连接三相电电路，另一端连接对应的固定电容器一端，3个固定电容器的另一端短接连接； 所述IGBT桥式逆变电路包括6个绝缘栅双极晶体管和6个钳位二极管,所述6个绝缘栅双极晶体管组成H桥结构，所述6个钳位二极管与6个绝缘栅双极晶体管对应连接。
2.根据权利要求1所述的低压动态无功补偿装置，其特征是，所述真空开关为接触器。
3.根据权利要求1所述的低压动态无功补偿装置，其特征是，所述IGBT桥式逆变电路还包括3个吸收电容器。
4.根据权利要求1所述的低压动态无功补偿装置，其特征是，所述RC阻容滤波电路包括2个电阻和2个电容，所述2个电阻和2个电容组成两个电阻电容并联电路的串联电路。
【文档编号】H02J3/01GK203800608SQ201420218447
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】尹逊景, 崔学文, 孙久军, 张文, 胡华业, 魏文峰, 葛海燕 申请人:国家电网公司, 山东新科特电气有限公司, 国网山东平阴县供电公司