一种能够实现连续无功补偿的电力电容的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力电容技术领域，特别是涉及一种能够实现连续无功补偿的电 力电容。
【背景技术】
[0002] 电力电容，是指用于电力系统和电工设备的电容器。任意两块金属导体，中间用绝 缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的 特性来决定。在现代电力供电系统中，电力电容常用于无功功率补偿，以提高电网的功率因 数。因此当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千 乏。目前的电力电容多是耐压和容量大小不一致的电力电容，在用作无功补偿的时候，都 是依赖增加和减少电力电容的数量来达到所需无功补偿要求的，但是无功补偿最好的标准 是一使得用电功率因数无限接近1，这样就要求无功补偿的时候需要控制电力电容要连续 可调节，单用容量一定的电容去补偿是完全不可能实现的。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型针对现有技术存在的不足之处，提供一种能够实现连续无功补偿的电 力电容，在无功补偿应用时实现了连续的无功补偿，使得用电功率因数无限接近于1成为 可能。
[0004] 本实用新型的技术方案是：
[0005] -种能够实现连续无功补偿的电力电容，其特征在于，包括Cuk斩波电路和被控 电力电容C，所述电力电容C并联连接在Cuk斩波电路的输出端；所述Cuk斩波电路包括供 电电源E、可控开关V、电抗器L1和L2以及电力电容C1和电力二极管VD，所述可控开关V 的阳极通过电抗器L1连接电源E的正极，可控开关V的阴极连接电源E的负极，可控开关 V的阳极还连接电力电容C1的一端，电力电容C1的另一端连接电力二极管VD的正极和电 抗器L2的一端，电力二极管VD的负极和电抗器L2的另一端分别连接在被控电力电容C的 两端，电力二极管VD的负极还连接电源E的负极；所述可控开关V的门极用于连接控制器， 通过控制器控制可控开关V的占空比，以控制电力电容C的端电压U。的大小，从而控制电 力电容的无功功率连续可变。
[0006] 所述可控开关V为IGBT。
[0007] 本实用新型的技术效果：
[0008] 本实用新型提供的一种能够连续无功补偿的电力电容，通过Cuk斩波电路可以实 现电力电容端口电压的连续可调，而电力电容Q=CU(其中Q为电量、C为电容容量、U为电 容电压），而C是定值，所以就实现了电力电容电量的连续可调，实现了无功功率的连续补 偿。因此可以在无功补偿应用时实现无功的连续补偿，使得用电功率因数无限接近于1成 为可能；其控制技术简单、成熟，非常适合中、低压电网无功补偿使用。并且采用Cuk斩波电 路有一个明显的优点，即其输入电源电流和负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于输入 输出进行滤波。
【附图说明】
[0009] 图1是本实用新型的实施例电路图。
[0010] 图2是Cuk斩波电路的等效电路图。
【具体实施方式】
[0011] 以下结合附图对本实用新型的一种能够连续无功补偿的电力电容的实施例作进 一步说明。
[0012] 如图1所示，本实用新型的实施例电路图。一种能够实现连续无功补偿的电力电 容，包括Cuk斩波电路和被控电力电容C，所述电力电容C并联连接在Cuk斩波电路的输出 端；所述Cuk斩波电路包括供电电源E、可控开关V、电抗器L1和L2以及电力电容C1和电 力二极管VD，所述可控开关V的阳极通过电抗器L1连接电源E的正极，可控开关V的阴极 连接电源E的负极，可控开关V的阳极还连接电力电容C1的一端，电力电容C1的另一端连 接电力二极管VD的正极和电抗器L2的一端，电力二极管VD的负极和电抗器L2的另一端分 别连接在被控电力电容C的两端，电力二极管VD的负极还连接电源E的负极；所述可控开 关V的门极用于连接控制器，通过控制器控制可控开关V的导通占空比，以控制电力电容C 的端电压U。的大小，从而控制电力电容的无功功率连续可变。其中，可控开关V采用IGBT。
[0013] 如图2所示，是Cuk斩波电路的等效电路图。
[0014] 图1中，当V处于导通时，E-L1-V回路和R-L2-C1-V回路分别流过电流。当V处 于断态时，E-L1-C1-VD回路和R-L2-VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源的极性 相反。在图2中的CUK电路的等效电路图中，相当于S在A、B两点之间交替切换。稳态时 电容C1的电流在一周期内的平均值为零，也就是其对时间的积分为零。
[0016] 在CUK等效电路图中，开关S合向B点的时间V处于通态的时间为则电容C1 电流和时间的积分为14。";当S合向A点时间为V处于断态的时间t。"，则电容C1电流和 时间的乘积为14。";由此可得
[0017]I2ton=Iitoff
[0018] 从而得
[0019]I2/Ii=toff/ton= (T-ton)/ton= (1-α)/α
[0020] 当电容Cl很大使电容电压脉动足够小时，输出电压U。与输入电压E的关系可以 用以下方法求得：
[0021] 当S合到B点时，B点电压uB= 0,A点电压uA=-uα;相反，当S合到A点时，ub =ucl，uA=0。因此B点的电SUB= 为电容电压的ucl平均值），又因电感 电压L1平均值为零，所以E=UB= (trff/T)Ucl.另一方面，A点的电压平均值％=-(、"/1')UC1，且L2的平均电压值为零，按照CUK的等效电路图，输出电压u。的极性，有U。=(tΜ/Τ) UC1。于是可以得出电压队与电源Ε的关系为
[0022] U〇= (ton/toff)E= (ton/T-ton)E=(α/1-α)E
[0023] 其中U。为输出电压有效值，α为占空比。（占空比α即V开通的时间与整个周 期时间的比值，整个周期时间就是一次开通时间与一次关段时间的和）
[0024] 当0〈α〈1/2时为降压，当1/2〈α〈1时为升压
[0025] 即控制IGBT的占空比就可以连续控制输出电压U。，从而控制电力电容的连续可 变，实现功率因数无限接近于1。
[0026] 以上实施例中，仅是本实用新型的一种举例，对于相关技术领域的人员来说，在具 体实施方式及应用范围上仍然可以对本实用新型创造进行修改或者等同替换；综上所述， 本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，一切不脱离本实用新型的精神和范围的技 术方案及其改进，其均涵盖在本实用新型专利的保护范围当中。
【主权项】
1. 一种能够实现连续无功补偿的电力电容，其特征在于，包括Cuk斩波电路和被控电 力电容C，所述电力电容C并联连接在Cuk斩波电路的输出端；所述Cuk斩波电路包括供电 电源E、可控开关V、电抗器L1和L2以及电力电容C1和电力二极管VD，所述可控开关V的 阳极通过电抗器L1连接电源E的正极，可控开关V的阴极连接电源E的负极，可控开关V 的阳极还连接电力电容C1的一端，电力电容C1的另一端连接电力二极管VD的正极和电抗 器L2的一端，电力二极管VD的负极和电抗器L2的另一端分别连接在被控电力电容C的两 端，电力二极管VD的负极还连接电源E的负极；所述可控开关V的门极用于连接控制器，通 过控制器控制可控开关V的导通占空比，以控制电力电容C的端电压U。的大小，从而控制 电力电容的无功功率连续可变。2. 根据权利要求1所述的能够实现连续无功补偿的电力电容，其特征在于，所述可控 开关V为IGBT。
【专利摘要】本实用新型提供的一种能够实现连续无功补偿的电力电容，在无功补偿应用时实现了连续的无功补偿，使得用电功率因数无限接近于1成为可能。包括Cuk斩波电路和被控电力电容C，电力电容C并联连接在Cuk斩波电路的输出端；Cuk斩波电路包括供电电源E、可控开关V、电抗器L1和L2、电力电容C1和电力二极管VD，可控开关V的阳极通过电抗器L1连接电源E的正极，可控开关V的阴极连接电源E的负极，可控开关V的门极用于连接控制器，通过控制器控制可控开关V的导通占空比，以控制电力电容C的端电压UO的大小，从而控制电力电容的无功功率连续可变。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN205051355
【申请号】CN201520762408
【发明人】田艳芹, 谢洪潮
【申请人】盛隆电气集团有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月29日