[發(fā)明專利]基于逆阻型IGBT的PWM控制電容型SVC補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010286800.6
• 申請日: 2010-09-19
• 公開（公告）號: CN101938133A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 汪科;陳斌;袁佳欣
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省電力試驗研究院;浙江省電力試驗研究院技術(shù)服務中心
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所 33206
• 代理人: 張建青

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的無功補償方法，具體地說是一種基于逆阻型IGBT的PWM控制電容型SVC補償方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，精密儀器的大量使用，電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量越來越受到重視。在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最基本、最重要的指標。為確保電力系統(tǒng)的正常運行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關，而電壓控制的重要方法之一是對電力系統(tǒng)的無功功率進行控制。在沒有無功發(fā)生器的前提下，系統(tǒng)中無功功率主要由發(fā)電機提供，然而系統(tǒng)穩(wěn)定的無功會被工業(yè)和生活中占有很大比例的感性負載所消耗，因此要維持用戶端與系統(tǒng)側(cè)PCC點的電壓穩(wěn)定就必須在消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，即無功補償。

無功補償?shù)淖饔弥饕腥缦聨c：

1、提高供用電系統(tǒng)和負載的功率因數(shù)，降低設備容量，減少功率損耗。

2、穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離的輸電線中合適的地點設置動態(tài)無功補償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。

3、在三相負載不平衡的場合，通過適當?shù)臒o功補償可以平衡三相的有功及無功負載。

早期電力系統(tǒng)常用的動態(tài)無功補償裝置只有調(diào)相機，調(diào)相機實質(zhì)上是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電動機，但是調(diào)相機運行和發(fā)電機一樣屬于旋轉(zhuǎn)設備，有復雜的油、水系統(tǒng)，運行中損耗和噪聲都比較大，運行維護復雜，響應速度慢，難以滿足快速動態(tài)補償?shù)囊?，它亦不適用于太大或太小容量的無功功率補償；到上世紀70年代，由于晶閘管等電力電子器件的出現(xiàn)，出現(xiàn)了基于晶閘管控制電抗器(TCR)和晶閘管投切電容器(TSC)，但基于晶閘管控制技術(shù)的的無功補償裝置(SVC)只能連續(xù)地調(diào)節(jié)感性無功，不能連續(xù)調(diào)節(jié)容性無功；到80年代以來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于自換相變流電路的靜止無功補償裝置(STATCOM)，STATCOM能夠連續(xù)的吸收或發(fā)出無功，但由于其控制部分復雜且裝置成本較高，所以也未被廣泛應用。下表列出了基于現(xiàn)有無功補償技術(shù)研發(fā)出來的無功補償裝置優(yōu)缺點。

因此，尋求一種響應速度快、控制簡單、既能連續(xù)發(fā)出無功又能連續(xù)吸收無功的補償方法是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于逆阻型IGBT的PWM控制電容型SVC補償方法，以達到快速響應、控制簡單、既能連續(xù)發(fā)出無功又能連續(xù)吸收無功的目的。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種基于逆阻型IGBT的PWM控制電容型SVC補償方法，其特征在于：電網(wǎng)系統(tǒng)主電路三相中的每一相包括一連續(xù)調(diào)容裝置和一與其并聯(lián)的定值電感，所述的連續(xù)調(diào)容裝置包括兩個雙向開關，每個雙向開關均由兩個逆阻型IGBT開關反向并聯(lián)而成，兩個雙向開關各串聯(lián)一定值電容后并聯(lián)，然后再與一限流電感串聯(lián)，逆阻型IGBT開關(簡稱RB-IGBT)的頻率在10kHz以上。

由于本發(fā)明基于交流輸電系統(tǒng)，因此開關電路需采用雙向?qū)ǖ拈_關組合電路，常規(guī)的IGBT內(nèi)部集電極和發(fā)射極兩端都反并聯(lián)了一個續(xù)流二極管，IGBT的開斷與否對整個電路沒有影響，因為不管IGBT是否觸發(fā)導通，電流都可以通過續(xù)流二極管流通，而逆阻型IGBT開關內(nèi)部沒有并聯(lián)續(xù)流二極管，故避免了此種情況的發(fā)生。

本發(fā)明的補償步驟如下：1)通過數(shù)據(jù)采集裝置采集電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、電流信號；2)通過功率計算模塊計算電網(wǎng)系統(tǒng)所需補償?shù)臒o功功率大?。?)所述的無功功率通過A/D轉(zhuǎn)換器由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號輸入PLC控制器中，通過PLC控制器計算觸發(fā)所需脈沖占空比大?。?)通過脈沖輸出模塊輸出脈沖信號給逆阻型IGBT開關的驅(qū)動電路；5)所述連續(xù)調(diào)容裝置的等效電容大小的計算公式為式中C₁、C₂表示上述的兩個定值電容的大小，K表示上述脈沖占空比的大小，從上式得出，通過調(diào)節(jié)脈沖占空比的大小能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)主電路三相中每一相連續(xù)調(diào)容裝置的等效電容，從而達到調(diào)節(jié)無功功率的目的。

所述的等效電容C在C₁、C₂中一個較小值與C₁+C₂之間連續(xù)變化。

本發(fā)明具有的有益效果：1)本發(fā)明通過采集到的系統(tǒng)側(cè)電壓、電流信號，確定系統(tǒng)所需補償?shù)臒o功容量，根據(jù)等效電容與觸發(fā)脈沖占空比的關系，通過計算得出此時觸發(fā)脈沖占空比，控制方法相對STATCOM裝置的補償原理來說簡單很多，具有很好應用前景。