一种用于补偿三相不平衡SVG装置

一种用于补偿三相不平衡svg装置
技术领域
1.本实用新型涉及电能质量管理技术领域，具体涉及一种用于补偿三相不平衡svg装置，用于解决三相不平衡治理。


背景技术：

2.电力系统运行时经常会出现三相不平衡问题，会给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。如果不及时治理三相不平衡问题，电力系统可能产生大量的负序电流，给电力系统的安全、稳定运行带来较大的负面影响。
3.现有的补偿措施涉及无源装置治理谐波和补偿无功，但其只能补偿特定次数的谐波，补偿速度较慢、补偿精度也很低。
4.有源补偿由于其优越的补偿性能越来越受到技术人员重视，包括有源电力滤波器（apf）和静止无功发生器（svg）。svg调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，使得电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。
5.但是目前绝大多数厂家的svg在补偿三相不平衡故障方面并不能实现精细补偿，大多数属于粗调，存在三相不平衡治理不彻底的问题，仍然影响到电力系统的安全、稳定运行。


技术实现要素：

6.针对以上问题，本实用新型提出一种用于补偿三相不平衡svg装置，其利用补偿电容模块和三相四桥臂逆变模块的协调补偿，实现对三相不平衡的精细补偿。
7.一种用于补偿三相平衡svg装置，包括电抗器、三相四桥臂逆变模块、补偿电容模块、电压互感器、电流互感器、调节监测电路、a/d电路、控制电路、pwm驱动电路，电抗器与电网和三相四桥臂逆变模块相连接，电压互感器和电流互感器与电网和调节监测电路相连接，补偿电容模块与电网连接，调节监测电路经a/d电路与控制电路连接，控制电路根据电压互感器和电流互感器采集的电压、电流数据，形成控制信号，控制补偿电容模块和通过pwm驱动电路控制三相四桥臂逆变模块进行粗调和微调，以对三相不平衡进行精细补偿；
8.进一步的，所述控制电路依据所述电压互感器、电流互感器采集到的三相电压、电流数据，生成控制指令，首先由补偿电容模块对电网母线进行感性无功补偿，然后由所述三相四桥臂逆变模块对负载母线进行电能补偿；
9.进一步的，所述三相四桥臂逆变模块包括三相四桥臂逆变器、与三相四桥臂逆变器并联的储能电容和限流电阻，储能电容和限流电阻串联，限流电阻与受控开关并联；
10.进一步的，所述补偿电容模块为三相分补式电容，用于对电网母线进行感性无功补偿；
11.进一步的，所述储能电容与所述电压互感器、电流互感器相连接，用于储存供所述三相四桥臂逆变器转换所需能量；
12.进一步的，所述三相四桥臂逆变器中的半导体开关器件为igbt、igo、igct、iegt、bjt中的一种；
13.进一步的，所述控制电路包括信号计算模块、pwm信号生成模块、指令形成和输出模块、通讯模块等，控制电路根据电压互感器和电流互感器采集的电压、电流数据，经过信号计算、pwm信号生成、指令形成输出控制信号。
14.本实用新型实现的技术效果：
15.1、通过补偿电容模块和三相四桥臂逆变模块的分阶段补偿，实现电网母线的粗调和微调，实现了三相不平衡的精细化补偿；
16.2、增加了一对用于控制中性线电流的桥臂，保证了中位点的电位平衡，可降低不平衡负载带来的影响；
17.3、本实用新型可实现对三相不平衡问题的电流、无功功率补偿，改善电力系统供电质量，减少对电网的危害，避免用电设备受到损害。
附图说明
18.图1 本实用新型svg装置的拓扑电路结构图；
19.图2 本实用新型svg装置的控制电路结构图。
具体实施方式
20.以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
21.图1为用于三相不平衡svg装置的拓扑电路结构图，结合图2公开的控制电路结构框图，本实用新型用于补偿三相不平衡svg装置包括电抗器l1
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l4、三相四桥臂逆变模块、补偿电容模块、电压互感器、电流互感器、调节监测电路、传感器模块、a/d电路、控制电路、pwm驱动电路，电抗器l1
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l4为4个，分别并联在三相四线制的电网母线上，4个电抗器l1
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l4与三相四桥臂逆变模块连接，电抗器l1连接第一桥臂vt1和vt2，电抗器l2连接第二桥臂vt3和vt4，电抗器l3连接第三桥臂vt5和vt6，电抗器l4连接第四桥臂vt7和vt8，相较于传统的三相三桥臂逆变器，本实用新型增加了一对桥臂，用于对中性线的电流进行控制，从而保证了中位点的电位平衡，降低了不平衡负载带来的影响；
22.电压互感器和电流互感器均与电网并联连接，且与调节监测电路相连接，调节监测电路用于监测和分析电网运行环境，针对不同的应用场合可选择不同的锁频和锁相方式：对于电网电压中谐波含量较少的场合，采用过零锁频和开环锁相方式来获得电网频率和电网电压相位；对于电网电压中谐波含量较多的场合，采用离散化二阶广义积分器来获得电网频率和电网电压相位；
23.补偿电容模块并联在电网母线上，补偿电容模块为三相分补式电容，与传感器模块连接，补偿电容模块用于对电网母线进行感性无功补偿；同时，与三相四桥臂逆变模块进行协调补偿；
24.其中，补偿电容包括与电网并联的电容c1、电容c2、电容c3，可选的，传感器模块也可以包括电压传感器s1、电压传感器s2、电压传感器s3，三个电压传感器分别并联于三个补偿电容的两端，即通过多组传感器检测补偿电容两端的电压值。再经过信号调整电路以及模数转换电路将数据信号传送给控制电路进行处理。
25.调节监测电路经a/d电路与控制电路连接，所述控制电路包括信号计算模块、pwm信号生成模块、指令形成和输出模块、通讯模块等，控制电路根据电压互感器和电流互感器采集的电压、电流数据和补偿电容电压数据，经过信号计算、pwm信号生成、指令形成输出控制信号，控制信号优先作用于补偿电容模块，对电网母线进行感性无功补偿的粗调，控制信号再次作用于三相四桥臂逆变模块，对电网母线进行电流、无功功率补偿，即进行微调，两者协同作用，分次补偿，达到精细补偿的目的，对电网三相不平衡问题进行更有效的治理；
26.三相四桥臂逆变模块中的储能电容可以为多个串联的电容，其将储存的能量通过逆变桥式回路发出电网补偿的电流、无功功率到系统负载相上，结合补偿电容模块实现调节；
27.控制电路还将处理的数据通过通讯模块发送给上位机/人机接口，所述上位机/人机接口可以为工控机、显示屏等，操作人员对svg装置监视和输入指令，所述控制电路接收所述上位机/人机接口发送的指令。
28.控制电路可以为mcu、dsp等控制器；三相四桥臂逆变器中的半导体开关器件可以为igbt、igo、igct、iegt、bjt中的一种；三相四桥臂逆变模块包括三相四桥臂逆变器、与三相四桥臂逆变器并联的储能电容和限流电阻，储能电容和限流电阻串联，限流电阻与受控开关并联。
29.本实用新型的工作过程概述如下：电压互感器和电流互感器采集电网母线的电压信号、电流信号、三相四桥臂逆变模块的电压信号；调节监测电路计算电网电压的锁相环角度；提取所述电流的无功分量、谐波分量、负序分量、零序分量，计算所述负载的功率因数pf，确定母线电压下限；采用补偿电容模块和三相四桥臂逆变模块协调补偿的方式实现精细补偿，包括，优先使用补偿电容模块进行感性无功补偿，以负载电流的无功分量作为给定值，补偿目标为功率因数达到0.92；其次控制三相四桥臂逆变模块进行微调，静止无功发生器的无功分量作为反馈值，在同步旋转坐标系下进行比例积分微分闭环控制，实现对负载的无功补偿，补偿目标为功率因数达到0.98。以负载电流的负序分量作为给定值，静止无功发生器的负序分量作为反馈值，在同步旋转坐标系下采用闭环控制，获取需要补偿的输出量大小，实现对所述负载的负序补偿。
30.本实用新型通过补偿电容模块和三相四桥臂逆变模块的分阶段补偿，实现电网母线的粗调和微调，实现了三相不平衡的精细化补偿；还增加了一对用于控制中性线电流的桥臂，保证了中位点的电位平衡，可降低不平衡负载带来的影响；最后，本实用新型可实现对三相不平衡问题的电流、无功功率补偿，改善电力系统供电质量，减少对电网的危害，避免用电设备受到损害。
31.最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本技术后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。