专利名称：新型静止无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型特别涉及一种适用于供电电压电压波动大或负荷含有高次谐波的场合，进行谐波滤波和快速无功功率补偿的静止无功补偿器。
背景技术：
在钢铁冶金、石油化工等大工业用户 及大型变电站等场合，接入交流电网(6kV，10kV，35kV电压等级等)的エ业负载在工作过程中会产生6k±l或12k±l次谐波(k为正整数)，对电网产生污染。由于产生的无功冲击引起的电压波动会影响用电设备的正常エ作，要消除电压波动必须对无功功率进行补偿。同时，变流器低功率因数需要补偿无功功率。为了解决类似场合的谐波污染和无功功率补偿问题，技术人员发展了多种无功功率补偿装置，但或是成本高昂，或是实施困难，不能实现真正意义的连续调节无功功率。
发明内容本实用新型的目的在于提供ー种新型静止无功补偿装置，其不仅控制系统简单可靠、成本低、而且能就地进行无功制、偿和谐波滤波，井能真正连续调节无功功率，从而克服了现有技术的不足。为实现上述实用新型目标，本实用新型采用了如下技术方案ー种新型静止无功补偿装置，包括无源电カ滤波装置FC、IGBT控制电抗器TCR和控制系统，其特征在于所述的无源电カ滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联接在整流变压器ZB低压二次侧的母线上。进ー步的讲，所述的无源电カ滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联还可以接在具有类似负荷性质的直接配电低压母线上。与现有技术相比，本实用新型的优点在于I、由于在整流变压器低压二次侧或直接配电低压(< 1000V)母线上安装了无源电カ滤波装置(FC)，可以使负荷所需的感性无功功率在整流变压器低压二次侧就地补偿，即负荷所需的感性无功功率不通过(或绝大部分不通过)整流变，从而提高整流变的出力。同时，可以使高次谐波就地吸收，传动装置中的电カ电子器件等非线性负荷工作时产生的大量谐波电流就不需要通过整流变压器，因为TCR+FC型低压无功补偿装置中的滤波器已经在整流变压器低压二次侧提供了高次谐波电流的通道，从而減少了整流变压器的谐波损耗，降低整流变压器的电磁振动和噪声。換言之，低压动补大大减轻了整流变的负担，可以延长整流变的使用寿命。2、由于TCR安装在整流变压器的低压二次侧或直接配电低压((1000V)母线上，工作电压低((1000V)，不需要IGBT串、并联，降低了成本，控制系统简单可靠，提高了装置的稳定性和可靠性；又由于整流变压器是现成的设备，不需要另外加装降压变压器，大大地节约了投资成本。3、该新型无功补偿装置可以按照负荷的无功变化快速调节相控电抗器的感性无功输出，来抑制整流变压器低压二次侧或直接配电低压1000V)母线上的电压波动，从而稳定电动机的出力。低压动补在解决了整流变压器低压二次侧或直接配电低压(^ 1000V)母线上电压波动问题的同时，也一并解决了高压母线的电压波动问题。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细的说明图I为本实用新型新型无功补偿装置于轧机传动系统整流变压器低压二次侧无功功率补偿和谐波滤波的实施例的方框图。
具体实施方式
參阅图I所示，本实用新型的新型静止无功补偿装置用于轧机传动系统整流变压器低压二次侧无功功率补偿和谐波滤波的实施例子，该装置包括ー套接在传动系统整流变压器ZB低压二次侧上用于吸收谐波和无功补偿的无源电カ滤波装置(FC) 1，ー套接在传动系统整流变压器2B低压二次侧用于快速吸收无功功率的IGBT控制电抗器(TCR) 2，以及ー套控制系统3。控制系统3高压电压电流信号输入端接在整流变压器ZB高压一次侧电压互感器PTl和电流互感器CTl，控制系统3低压电压电流信号输入端接在整流变压器ZB低压二次侧电压互感器PT2和电流互感器CT2，控制系统3集无功信号采集、运算、调节，以及IGBT脉冲触发和系统保护等功能于一体。无源电カ滤波装置(FC)I固定接入低压母线5上，其产生的容性无功相对不变。当轧机负载4无功功率发生变化时，控制系统3采样整流变压器ZB高压一次侧PTl和CTl的电压、电流信号，以及整流变压器ZB低压二次侧PT2和IGBT控制电抗器(TCR) 2回路内CT2的电压、电流信号，来计算无功功率，与设定的无功功率比较得控制信号，调节IGBT触发脉冲的角度，改变低压侧IGBT控制电抗器(TCR) 2吸收的感性无功。从而实现本实用新型所述的快速动态补偿无功功率、提高功率因数和谐波滤波的功能。本实用新型的新型静止无功补偿装置是这样实施的接在传动系统整流变压器ZB低压二次侧上用于吸收谐波和无功补偿的无源电カ滤波装置(FC) I是根据负载所产生的特征谐波和非特征谐波次数分别设计为某次谐波串联谐振回路，而形成对某次谐波的低阻抗通道，达到吸收谐波的目的。传动系统的整流变压器ZB通常是6相整流或等效12相整流，产生谐波次数为^K±l)次或为(12K±1)次。通常设计无源电カ滤波装置(FC) I分为H5，H7，Ull, H13等滤波支路。无功功率补偿容量是按照低压母线上计算负荷并充分考虑到谐波补偿容量而确定的。在整流变压器ZB的低压二次侧接入IGBT控制电抗器(TCR) 2，可以快速动态连续调节无功功率。其控制角在90°和180°之间变化，控制系统通过采集整流变压器ZB高压一次侧PTl和CTl的电压、电流信号，计算该整流变总的无功功率，与设定的无功功率进行比较，当检测到总的无功功率出现倒送时(即为容性Qc时)，此时轧机空载，控制系统3发出指令，减小触发角a(90° ≤a ≤180° )来控制TCR装置増大吸收感性无功功率，与无源电カ滤波装置(FC)I固定的容性无功相平衡。当检测到总的无功功率为感性无功时，此时轧机负载4工作，控制系统3发出指令，増大触发角a(90°≤a≤180° )来控制TCR装置减小吸收感性无功功率，使无源电カ滤波装置(FC)I固定的容性无功用来补偿负荷所需要的感性无功，抑制电压 波动，最终使功率因数达到0. 95以上。本实用新型的优点在于(I)迅速补偿无功，可以削弱负荷功率冲击，保护电气设备。硬件系统采用了 IGBT等可迅速关断的器件，软件系统采用了瞬时无功算法，响应时间被缩短在IOms以内，更有利于抑制电压波和电压闪变，特别适合用在钢铁企业冲击无功变化较快的场所，如电弧炉和金属材料轧制系统等。(2)采用多重化技术、多电平技术或PWM技术来消除次数较低的谐波，并使如7、11等较高次数谐波减小到可以接受的程度。(3)无功电流不受母线电压降低的影响。(4)无需大容量的电容器和各次滤波器，避免了类似事故的发生，保证了可靠地长期在线运行。(5)无需大容量电抗器，其功耗比SVC低约2个百分点，噪声低约15dB。(6)由于无需安装各次滤波器，也无需大容量的电容器和电抗器，所以同容量的STATC0M占地面积仅为SVC的一半。(7)可以等效为可控的电流源，接入系统后不会改变系统的阻抗特性，不存在谐振问题。
权利要求1.ー种新型静止无功补偿装置，包括无源电カ滤波装置FC、IGBT控制电抗器TCR和控制系统，其特征在于所述的无源电カ滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联接在整流变压器ZB低压二次侧的母线上。
2.根据权利要求I所述的新型静止无功补偿装置，其特征在于所述无源电カ滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联还可以接在具有类似负荷性质的直接配电低压母线上。
专利摘要本实用新型公开了一种新型静止无功补偿装置，包括无源电力滤波装置FC、IGBT控制电抗器TCR和控制系统，其特征在于所述的无源电力滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联接在整流变压器ZB低压二次侧的母线上。进一步的，所述无源电力滤波装置FC和IGBT控制电抗器TCR与负载一起并联还可以接在具有类似负荷性质的直接配电低压母线上。本实用新型响应迅速、可同时对谐波和无功功率进行补偿、运行范围宽、可靠性高、功耗低，噪声小、占地省、不会引起谐振短路，特别适合用在冲击无功变化较快的场所。
文档编号H02J3/18GK202395462SQ20112057081
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者文劲余, 郑建勇, 陈飞, 高留民 申请人:苏州汉风科技发展有限公司