[發明專利]一種無功補償和諧波治理系統及應用此系統實現無功補償和諧波治理的控制方法

有效

• 申請號: 201010121361.3
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101741093A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 徐殿國;郭偉峰;武健;王立國;高強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及應用無功補償和諧波治理系統實現無功補償和諧波治理的控制方法，屬于 電力系統領域。

背景技術

現有配電系統中存在許多無功變化頻繁而又劇烈的設備如軋鋼機、注塑機、異步電機 (軟起動)和港口起重機等，往往會引起電壓跌落及低功率因數的問題，這不僅使得配電 網線損增大，同時還對一些供電電壓質量要求高的精密設備產生極大的危害，因此，對無 功補償裝置的要求更高。現有的配電網無功補償裝置主要有無源式的固定電容器、晶閘管 投切電容器、無源式的固定電容器和晶閘管控制電抗器組合及有源式的靜止無功發生器 等。

上述裝置存在以下不足：

1、無源式的固定電容器無法補償變化的無功；

2、晶閘管投切電容器可以對無功進行分級補償，但無功連續變化時，不能做到完全 補償；而且當系統中含有諧波時，為了防止晶閘管投切電容器與系統發生諧振，需要在晶 閘管投切電容器電容支路中串入阻波電抗器，增加了裝置的成本，降低了無功補償容量；

3、無源式的固定電容器和晶閘管控制電抗器組合可以對無功實現連續補償，但晶閘 管控制電抗器會產生諧波，同時由于晶閘管控制電抗器產生滯后無功，因此無源式的固定 電容器的容量與晶閘管控制電抗器容量之和要大于系統所需補償的無功容量；

4、靜止無功發生器可以對無功進行快速連續補償，在運行時產生的諧波小，無須設 置有濾波器，不存在與系統諧振的可能，穩態性能和動態性能均優于無源式的無功補償裝 置，但目前成本較高，絕大多數用戶難以承受，因此限制了靜止無功發生器的工程化和實 用化進程。

發明內容

本發明的目的是為解決現有無功補償技術無法在滿足補償連續變化無功的同時實現 對電網系統的完全補償，補償容量存在浪費且系統成本高的問題，提供一種應用無功補償 和諧波治理系統實現無功補償和諧波治理的控制方法。

應用無功補償和諧波治理系統實現無功補償和諧波治理的控制方法，所述無功補償和 諧波治理系統由無源無功補償部分、控制部分和有源無功補償及諧波治理部分組成，無源 無功補償部分與有源無功補償及諧波治理部分并聯接入電網，所述的無源無功補償部分由 M組晶閘管投切電容器并聯組成，兩個反向并聯的晶閘管構成的晶閘管閥組和補償電容 器串聯成一支路，三組所述的支路采用三角形連接方式進行連接構成一組晶閘管投切電容 器，連接點分別接入到電網的三相中，其中，M為大于1的整數，所述的有源無功補償 及諧波治理部分由一個靜止無功發生器和三個電感組成，靜止無功發生器由電壓源型三相 全橋逆變器組成，電壓源型三相全橋逆變器的三相輸出端分別連接一個電感的一端，三個 電感的另一端分別連接到電網的三相中，所述的控制部分由控制器、TSC驅動電路、SVG 驅動電路、第一光耦隔離電路和第二光耦隔離電路組成，控制器通過第一光耦隔離電路連 接TSC驅動電路以實現對TSC驅動電路的控制，TSC驅動電路的M個控制信號輸出端 分別與M組晶閘管投切電容器的門極觸發端相連，控制器通過第二光耦隔離電路連接 SVG驅動電路(2-3)以實現對SVG驅動電路的控制，SVG驅動電路的6個控制信號輸出端 分別與靜止無功發生器的6個門極觸發端相連；

無功補償和諧波治理的過程為：

步驟一、檢測電網a相電流的瞬時值i_sa及電網c相電流的瞬時值i_sc，檢測負載a相 電流的瞬時值i_La及負載c相電流的瞬時值i_Lc，檢測靜止無功發生器輸出的a相電流的瞬 時值i_Fa及靜止無功發生器輸出的c相電流的瞬時值i_Fc，檢測靜止無功發生器直流母線電 壓的瞬時值u_dc；

步驟二、控制器根據采樣得到的負載a相電流的瞬時值i_La及負載c相電流的瞬時值 i_Lc，利用晶閘管投切電容器投切規則計算出晶閘管投切電容器的投切組合方式W，TSC 驅動電路發出TSC投切信號S₁～S_M以完成上述投切組合方式；

步驟三、控制器根據采樣得到的電網a相電流的瞬時值i_sa及電網c相電流的瞬時值 i_sc，利用瞬時無功功率理論計算出靜止無功發生器補償電流的指令值i^*_Fa；