专利名称：晶闸管投切电容器组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于投切电容器组，具体涉及晶闸管投切电容器组。
背景技术：
在工业企业中，异步电动机、变压器等大量感性负载的存在必然会产生一定的无 功功率，这增加了设备容量以及输电线路和变压器的损耗，从而导致用电效率低下，直接影 响自动化设备的正常运行。无功功率补偿是把具有容性功率的负荷装置与感性功率负荷并 联在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量；当感性负荷释放能量时，容性 装置吸收能量，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容 性负荷输出的无功功率进行补偿，从而对无功功率进行调度以改善交流电力系统的供电质 量，达到校正功率因数、调节电压和平衡各相负载的目的。晶闸管投切电容器(TSC)是一种利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置，它 根据晶闸管能够精确触发的特性，快速平稳地投入或切除补偿电容器。由TSC构成的无功 补偿系统是一个对供配电网络中不稳定的无功功率进行动态补偿的独立系统，因此其应用 形式有很大的灵活性，按应用电压等级划分为低压补偿和高压补偿，前者适用于对IkV及 以下的电压进行补偿；后者直接将补偿系统接入电网进行高压补偿，适用于对6 35kV的 电压进行补偿。TSC的控制结构，依据电网与负载的不同需求和功能，静止无功补偿装置的 控制基本结构大致可分为开环控制、闭环控制和复合控制3种。开环控制可快速跟踪电网 和负荷的变化，但因缺少对输出量的反馈，故不能准确维持无功功率的变化，动态补偿效果 不佳。闭环控制中引入积分环节，能够完成实时监控，但响应速度较慢。复合控制是指将开 环控制和闭环控制结合的方式。这种控制方式既能使补偿器快速地跟踪电流的变化，又能 使负荷的功率因数维持在给定值。在实际工业生产中，复合控制结构也是较为快速、精确的 TSC补偿控制结构，但由于电容器组是分级投切补偿，易引起欠补偿和过补偿，对电网质量 冲击很大，此外，电容器的频繁投切也缩短了其使用寿命。目前市面上的复合控制方式，会 引起回路电流过大，整个装置运行时候不稳定。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种响应快速、精确且减小了晶闸管 的电流定额的TSC补偿控制结构的晶闸管投切电容器组。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案一种晶闸管投切电容器组，包括晶闸管、电力电容器、电抗器、晶闸管阀，其特征在 于所述晶闸管阀一端与电力电容器以及电抗器串联构成一个支路，所述电力电容器与电 抗器在支路上的位置可以互换，然后每个支路的首尾相接构成一个闭合回路，再由每个支 路的闸管阀的另一端引出导线接到三相母线上。所述晶闸管阀由两个晶闸管反并联构成。所述晶闸管采用德国的IXYS元件。
3[0009]所述电力电容器采用金属全膜介质的滤波电容器。所述电抗器采用干式铁芯滤波电抗器。采用上述结构，TSC可快速跟踪冲击负荷的突变，对最佳功率因数进行闭环反馈， 实现动态无功补偿、减小电压波动，从而达到节能降耗的目的。晶闸管阀采用2只晶闸管反 并联的方法，达到2只晶间管轮流触发的效果，起到了接通和断开补偿回路的作用，晶闸管 阀承受的最大反相电压为电源电压的峰值。这种反并联的方式可靠性高，即使某相损坏1 只晶闸管，也不会导致电容器误投入。
图1是本实用新型的工作原理图具体实施方式
参见图1，一种晶闸管投切电容器组，包括晶闸管1、电力电容器2、电抗器3、晶闸 管阀4，晶闸管阀4 一端与电力电容器2以及电抗器3串联构成一个支路，所述电力电容器 2与电抗器3在支路上的位置可以互换，然后每个支路的首尾相接构成一个闭合回路，再由 每个支路的闸管阀1的另一端引出导线接到三相母线上。晶闸管投切电容器(TSC)可快速 跟踪冲击负荷的突变，对最佳功率因数进行闭环反馈，实现动态无功补偿、减小电压波动， 从而达到节能降耗的目的。晶闸管阀4由两个晶闸管1反并联构成，晶闸管1采用德国的IXYS元件。在TSC 系统中，晶闸管阀一般采用2只晶闸管反并联的方法，达到2只晶闸管轮流触发的效果，起 到了接通和断开补偿回路的作用，这种反并联的方式可靠性高，即使某相损坏1只晶闸管， 也不会导致电容器误投入，晶闸管阀承受的最大反相电压为电源电压的峰值，出于经济性 和操控简便的考虑，常常采用1只晶闸管和1只二极管反并联的接线方式构成晶闸管阀，这 种结构可有效避免冲击电流和过电压对供电系统及设备的影响，但晶闸管阀所承受的最大 反向电压为电源电压峰值的2倍。在低压供电系统中，为了保证在投入电容时不产生冲击 电流及过电压，一般TSC装置都具有采用光电耦合器来保证晶间管阀两端电压过零时触发 晶闸管的过零检测电路。TSC投入电容的时刻即交流电源电压与电容预先充电电压相等的 时刻，此时，晶闸管上电压为零，光电耦合器输出脉冲，并与投入指令作逻辑“与”运算后决 定是否去触发晶闸管，以保证晶闸管的平稳导通。TSC投入的指令撤消时，晶闸管在电流过 零时断开，直到微控制器下次发出投入指令，TSC才会在零电压处重新投入。为抑制电容器 投入电网时可能出现的冲击电流，可采用加装电抗器的方式串联小电感。本实施例中电抗器3采用干式铁芯滤波电抗器，电力电容器2采用金属全膜介质 的滤波电容器。电力电容器是TSC系统的关键部件，通过投入或切除电容器的方法可动态 平衡电感性负载与电容性负载，从而提高功率因数到目标值。电力电容器的具体分组方式 和投切模式如下(1)分组方式。在很多工业生产实践中，除了就地补偿的大电机外，大量分散的 感性负载需要在低压配电室进行集中补偿，这时由于补偿容量是随时间变化的，为不出现 过补偿或欠补偿，需要将电容器分成若干组，采用自动投切的方式。电容器分组的具体 方法比较灵活，常见的有以下几种①等容量制，即把所需补偿的电容平均分为若干份；②1:2:4:8制，即每单元电容器值按大小倍增式设置，这样可获得15级补偿值；③二进制， 即采用N-I个电容值均为C的电容和一个电容值为C/2的电容，这样补偿量的调节就有2N 级。对比上述方法可知，方法①的控制方式最简单，但相对较大的补偿级差限制了精度，而 方法②与③虽采用多级差补偿的方法提高了效果，但均为繁琐，不便于自动化控制。相比之 下，方法③不乏为一种有益的折中式方案。(2)投切模式。由于动态无功补偿需要频繁投切电容器，因此为确保电容器的寿 命和质量，需要考虑补偿电容的投切模式。常见有下列2种模式①循环投切模式，即将各 组电容器按组号排成一个环形列队，然后按序号依次投入电容。如需切除电容，则从已投入 的电容队列的尾部切除。这样，随功率因数的变化，已投入的电容队列在环形队列中逆时针 移动，各组电容的使用几率均勻，可有效减少电容组的故障率。通常这种方法用于等容量分 组。②温度计式投切模式，即将各组电容器按组号排成一个直线队列，投入或切除电容器使 已投入的电容队列在直线队列中升高或下降，类似于温度计水银柱的升降。这种方法常用 于变容量分组。TSC的控制物理变量涉及电网电压、电流、相位差角、无功功率、功率因数角、全 周期时间等。此时，需采用单片机对采集到的电信号变量进行分析处理，并结合定时电路 (器)以及微处理器运算对无功功率进行实时补偿。这样就实现了对多变量的控制，并达 到平稳、快速、高效地对设备进行补偿的目的。根据TSC控制系统各个变量的特性，可将控 制目标分为按功率因数cos。控制、无功功率控制及综合控制。按功率因数cos。控制时， 依据在微处理器中预设置的cos。，由实时检测到运行的cos。来控制补偿容量，即按照 008Φ2 < 008Φ < 008Φ1的原则。这种控制方法简单，便于实现，但由于电容器组是分级 投切补偿，易引起欠补偿和过补偿，对电网质量冲击很大。此外，电容器的频繁投切也缩短 了其使用寿命，按无功功率控制时，根据所测得的电信号参数，计算出应投入的电容容量， 在电容组合方式中选出一种最接近但又不会过补偿的组合方式，电容器一次投切到位，即 只有当补偿系统所需容量大于或等于最小一组电容器容量时，才会由控制系统发出投切指 令。在很多实际生产应用中，对单一变量进行控制，往往不能充分满足系统的需求，这时就 需要采用选取多个变量进行互补式检测控制。在TSC系统中进行综合控制时，往往采取以 控制功率因数为主，以无功功率、电网电压、负载电流、时间等变量为辅的控制方案，多控制 目标的选取也进一步提升了补偿系统的稳定性和可控性。本实用新型具备优良的动态无功补偿性能，具有广泛的适用性，可用于不同环境 的各类工业生产、民用生活等各种供配电网络及系统。采用无功补偿技术可达到节能的目 的，同时可以提高输配电容量、减少投资设备、改善电压质量、消除电压不平衡、支撑系统电 压、抑制干扰等。
权利要求1.一种晶闸管投切电容器组，包括晶闸管(1)、电力电容器O)、电抗器(3)、晶闸管阀 G)，其特征在于所述晶闸管阀(4) 一端与电力电容器O)以及电抗器(3)串联构成一个 支路，所述电力电容器( 与电抗器C3)在支路上的位置可以互换，然后每个支路的首尾相 接构成一个闭合回路，再由每个支路的闸管阀(1)的另一端引出导线接到三相母线上。
2.根据权利要求1所述的一种晶闸管投切电容器组，其特征在于所述晶闸管阀(4) 由两个晶闸管(1)反并联构成。
3.根据权利要求1或2所述的一种晶闸管投切电容器组，其特征在于所述晶闸管(1) 采用德国的IXYS元件。
4.根据权利要求1所述的一种晶闸管投切电容器组，其特征在于所述电力电容器(2) 采用金属全膜介质的滤波电容器。
5.根据权利要求1所述的一种晶闸管投切电容器组，其特征在于所述电抗器(3)采 用干式铁芯滤波电抗器。
专利摘要本实用新型涉及一种晶闸管投切电容器组，包括电力电容器、电抗器、晶闸管阀，晶闸管阀一端与电力电容器以及电抗器串联构成一个支路，电力电容器与电抗器在支路上的位置可以互换，然后每个支路的首尾相接构成一个闭合回路，再由每个支路的闸管阀的另一端引出导线接到母线上。晶闸管阀由两个晶闸管反并联构成。采用上述结构，TSC可快速跟踪冲击负荷的突变，对最佳功率因数进行闭环反馈，实现动态无功补偿、减小电压波动，从而达到节能降耗的目的。晶闸管阀采用2只晶闸管反并联的方法，达到2只晶闸管轮流触发的效果，起到了接通和断开补偿回路的作用，晶闸管阀承受的最大反相电压为电源电压的峰值。这种反并联的方式即使某相损坏1只晶闸管，也不会导致电容器误投入。
文档编号H02J3/18GK201868882SQ20102050747
公开日2011年6月15日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者李飞龙, 杜小毛, 童淮安 申请人:国网南自控股(杭州)有限公司