专利名称：晶闸管投切无功补偿与滤波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶闸管投切无功补偿与滤波装置，属于无功补偿与电能质量治理领域，适用于供电及工矿业企事业单位无功动态补偿与滤波等场合。
背景技术：
目前，随着经济与技术水平的发展，供电的可靠性和供电质量被广泛关注。由于电网负荷的不断增加，不但改变了电力系统的网络结构和电源分布，而且造成系统的无功分布不尽合理，甚至可能出现局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。此外，功率因数和电压的降低将使电气设备得不到充分利用，降低了网络传输能力，并引起损耗增加。 同时由于电弧炉、大型轧机等大容量、冲击性、非线性负荷的增加，使电网的电压与电流谐波含量增加，恶化电网供电质量，甚至导致原有的并联电容器组与电网系统发生谐振，影响系统的安全稳定运行。因此必须要采用相应的滤波补偿技术实现无功补偿与谐波抑制的系统解决。电力系统无功补偿中最常见的补偿设备是晶闸管投切电容器(TSC)，它主要是由固定电容补偿演变而来，属于并联型补偿设备。晶闸管投切电容器通过给系统注入超前的容性无功电流来平衡系统中存在的感性无功电流，从而达到无功补偿的目的。晶闸管投切电容器的典型装置通常由两大部分组成一部分为TSC主电路，它包括晶闸管开关(若干组)、补偿电容器(同样分成若干组)及阻尼电抗器；另一部分为TSC控制系统，主要由数据采集与检测、参数运算、投切控制和触发控制四个环节组成。通过TSC控制系统对系统的电压/电流参数的测量计算，调节TSC装置的投切路数，从而实现对负荷波动的无功实现动态补偿。但该典型装置只有补偿功能而没有滤波功能，不能实现补偿与滤波功能的综合利用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种既能无功补偿又能实现滤波的晶闸管投切无功补偿与滤波装置。实现本发明目的的技术方案是一种晶闸管投切无功补偿与滤波装置，它包括三个电流互感器，电压互感器、电网母线、控制单元、两个晶闸管开关和补偿滤波支路，电网母线由A相线、B相线和C相线组成，各个电流互感器的一次侧分别与A相线、B相线和C相线串联，电压互感器的一次侧分别与A相线、B相线和C相线相连接，电流互感器和电压互感器的二次侧分别与控制单元相连接，补偿滤波支路由三个补偿电容器三角形联结，各个结点再串联一个滤波电抗器而成，一个晶闸管开关的一端与滤波电抗器相连接，另一端与A 相线相连接，另一个晶闸管开关的一端与另一个滤波电抗器相连接，另一端与C相线相连接，第三个滤波电抗器与B相线相连接，晶闸管开关由两个晶闸管反向并联而成，晶闸管的控制极与控制单元相连接。采用了上述技术方案后，通过电流互感器及电压互感器的作用将电网中A相线、 B相线和C相线的电流与电压送到控制单元中，控制单元通过计算得到需要补偿的无功功率，然后产生相应的控制投切命令使得晶闸管开关导通或关断，于是使得由滤波电抗器和补偿电容器组成的补偿滤波支路投入或切除，从而实现了无功补偿与滤波的综合功能。其中在晶闸管投切无功补偿与滤波装置的设计时应该先按照需要补偿的无功功率的大小及电网中各次谐波的含量进行分析，然后选择出相应的电抗器，经过计算再选择电容的电压与电容容量，通过仿真计算验证所设计的晶闸管投切控制的无功补偿与滤波装置的各元件的参数。
图1为本发明的晶闸管投切无功补偿与滤波装置的接线示意图； 图2为本发明的晶闸管投切无功补偿与滤波装置的设计流程图3为本发明的晶闸管投切无功补偿与滤波装置的投切触发控制顺序流程图。
具体实施例方式为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。如图1所示，一种晶闸管投切无功补偿与滤波装置，它包括三个电流互感器1，电压互感器2、电网母线3、控制单元4、两个晶闸管开关5和补偿滤波支路6，电网母线3由A 相线3-1、B相线3-2和C相线3-3组成，各个电流互感器1的一次侧分别与A相线3_1、B 相线3-2和C相线3-3串联，电压互感器2的一次侧分别与A相线3-1、B相线3_2和C相线3-3相连接，电流互感器1和电压互感器2的二次侧分别与控制单元4相连接，补偿滤波支路6由三个补偿电容器6-1三角形联结，各个结点再串联一个滤波电抗器6-2而成，一个晶闸管开关5的一端与滤波电抗器6-2相连接，另一端与A相线3-1相连接，另一个晶闸管开关5的一端与另一个滤波电抗器6-2相连接，另一端与C相线3-3相连接，第三个滤波电抗器6-2与B相线3-2相连接，晶闸管开关5由两个晶闸管5-1反向并联而成，晶闸管5_1 的控制极与控制单元4相连接。如图2所示，在对本发明进行设计时应该先按照需要补偿的无功功率的大小及电网中各次谐波的含量进行分析，然后选择出相应的滤波电抗器6-2，经过计算再选择补偿电容器6-1的电压与电容容量，通过仿真计算验证所设计的晶闸管投切无功补偿与滤波装置的各元件的参数。如图3所示，为了实现对晶闸管开关5的准确控制，必须要合理的设计晶闸管5-1 的触发导通与关断的时序，以保证晶闸管开关的响应时间小于20ms，并且在投入时补偿滤波支路6无涌流，在晶闸管5-1关断时，补偿滤波支路6不产生较高的反向关断电压。本发明通过对该类补偿滤波装置的研究，发现如果能够正确的控制补偿滤波支路6的三相导通与关断顺序，则可以有效避免在晶闸管5-1触发导通时的涌流和关断时产生的反向过电压，具体方法如下
1、在晶闸管投切无功补偿与滤波装置一上电时，先通过检测三相电压来判断此时系统的相序情况，其中正相序是A相超前B相120°，B相超前C相120° ；负相序是A相超前C 相120°，C相超前B相120°。2、在相序判定的情况下，在每次对晶闸管5-1进行触发导通与关断时按照以下的
4触发及关断顺序在正相序情况下，导通时每次先触发C相，再触发A相，关断时每次先关断 A相，再关断C相；在负相序情况下，导通时每次先触发A相，再触发C相，关断时每次先关断C相，再关断A相。3、在触发导通晶闸管开关5时，先要判断晶闸管5-1两端的电压是否相等，只有在晶闸管5-1两端电压相等时，触发导通才能保证补偿与滤波支路6无涌流的投入。本发明的工作原理如下
在晶闸管投切无功补偿与滤波装置连接到电网后，控制单元4通过电压互感器2和电流互感器1对电网的电压与电流进行测量，通过计算得到此时负载的有功功率、无功功率及功率因数等参数，按照补偿后功率因数的要求计算出需要补偿的无功功率大小，再按照在设计时已选定的补偿滤波支路6的补偿容量，选择相应的补偿滤波支路6发出投入或切除命令。此时控制单元4将根据实际所测得相序的实际情况，采用本发明中所设计的投切触发顺序，分别对A相、C相的晶闸管5-1产生(或停止)触发脉冲，从而保证在晶闸管投切无功补偿与滤波装置工作投入时补偿滤波支路6无涌流，在晶闸管5-1关断时，补偿滤波支路6不产生较高的反向关断电压，此时每一次触发导通一定是在晶闸管5-1两端电压相等的时候，所以投入时无暂态过渡过程，可以保证投切动作时间小于20ms。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种晶闸管投切无功补偿与滤波装置，其特征在于它包括三个电流互感器(1)，电压互感器(2)、电网母线(3)、控制单元(4)、两个晶闸管开关(5)和补偿滤波支路(6)，电网母线(3)由A相线(3-1)、Β相线(3-2)和C相线(3-3)组成，各个电流互感器(1)的一次侧分别与A相线(3-1)、Β相线(3-2)和C相线(3-3)串联，电压互感器(2)的一次侧分别与A 相线(3-1)、Β相线(3-2)和C相线(3-3)相连接，电流互感器(1)和电压互感器(2)的二次侧分别与控制单元(4)相连接，补偿滤波支路(6)由三个补偿电容器(6-1)三角形联结，各个结点再串联一个滤波电抗器(6-2)而成，一个晶闸管开关(5)的一端与滤波电抗器(6-2) 相连接，另一端与A相线(3-1)相连接，另一个晶闸管开关(5)的一端与另一个滤波电抗器 (6-2)相连接，另一端与C相线(3-3)相连接，第三个滤波电抗器(6-2)与B相线(3_2)相连接，晶闸管开关(5)由两个晶闸管(5-1)反向并联而成，晶闸管(5-1)的控制极与控制单元(4)相连接。
全文摘要
本发明公开了一种晶闸管投切无功补偿与滤波装置，它包括三个电流互感器，电压互感器、电网母线、控制单元、若干组晶闸管开关和补偿滤波支路，三个电流互感器的一次侧分别串联在电网中A相、B相、C相母线，电压互感器的一次侧分别与电网中A相、B相、C相母线连接，电流互感器和电压互感器的二次侧分别与控制单元相连接，补偿滤波支路由三个补偿电容器三角形联结，各个结点再串联一个滤波电抗器而成，每组晶闸管开关由两个反向并联的晶闸管组成，每个补偿滤波支路通过两组晶闸管开关分别接至电网A相与C相母线，补偿滤波支路的第三个接点直接与电网B相母线相连，每个晶闸管的控制极与控制单元相连接。本发明既具有无功补偿的功能又具有实现滤波的功能。
文档编号H02J3/01GK102403726SQ20111043237
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者胡道浩 申请人:常州莱宝电力滤波有限公司