[發明專利]基于CAN總線的靜止型動態無功補償裝置和方法

無效

• 申請號: 201110249318.X
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102280894A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 張化光;馬大中;孫秋野;張超;楊珺;劉振偉;劉鑫蕊;楊東升;張晨
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于CAN總線的靜止型動態無功補償裝置，其特征在于：包括電阻、至少一個晶閘管控制電抗器TCR、至少一個固定電容器FC和控制器；其連接關系如下：電阻包括第一電阻和第二電阻，第一電阻的一端連接CAN總線的高電平端、晶閘管控制電抗器TCR的第一輸出端、固定電容器FC的第一輸出端、控制器的第一輸出端和第二電阻的一端，第一電阻的另一端連接CAN總線的低電平端、晶閘管控制電抗器TCR的第二輸出端、固定電容器FC的第二輸出端、控制器的第二輸出端及第二電阻的另一端。

2.根據權利要求所述的基于CAN總線的靜止型動態無功補償裝置，其特征在于：所述的控制器由采樣前置電路模塊、AD采樣模塊、DSP處理模塊、組網模塊、上位機和鍵盤和液晶模塊組成，采樣前置電路模塊的輸出端連接AD采樣模塊的輸入端，AD采樣模塊的輸出端連接DSP處理模塊的輸入端，DSP處理模塊的第一輸入輸出端連接上位機，鍵盤和液晶模塊的輸入輸出端連接DSP處理模塊的第二輸入輸出端，DSP處理模塊的輸出端連接組網模塊的輸入端。

3.采用權利要求1所述的基于CAN總線的靜止型動態無功補償裝置進行無功補償的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：組建基于CAN總線的靜止型動態無功補償電網，并根據該電網，建立靜止型動態無功補償投切組合表；

所述的靜止型動態無功補償投切組合表，由m行n列組成，其建立規則如下：靜止型動態無功補償投切組合表的行表示晶閘管控制電抗器TCR的個數，列表示固定電容器FC的個數，第1行第1列表示1個TCR與m個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q₁₁，第1行第2列表示2個TCR與m個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q₁₂，以此類推，第1行第n列表示n個TCR與m個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q_nm；第2行第1列表示1個TCR與m-1個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q₂₁，第3行第1列表示1個TCR與m-2個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q₃₁，以此類推，第m行第1列表示1個TCR與1個FC組成靜止型無功補償器SVC的總容量Q_m1；

步驟2：采集電網的三相相電壓和三相線電流；

步驟3：計算三相電壓的有功功率和無功功率的有效值，公式如下：

以A相電壓為例，

PA(t)=1T∫(t-T)tua(ωt)×ia(wt)dt---(1)]]>

QA(t)=1T∫t-Ttua(ωt)×ia(wt-π/2)dt---(2)]]>

式中P_A(t)、Q_A(t)是t時刻A相的有功功率和無功功率的有效值，T是A相電壓的周期；i_a(wt)是t時刻A相電壓和電流的瞬時值，i_a(wt-π/2)是t-T/4時刻的A相電流瞬時值；

步驟4：計算無功補償容量，公式如下：

式中，P_L為負荷平均有功功率，為補償前功率因數，為補償后要達到的功率因數，q₀為牽引變電所無牽引負荷概率；

步驟5：利用步驟4的結果，確定電網所需的固定電容器FC個數，進行固定電容器FC投切，投切之后電網成容性；

步驟6：投切晶閘管控制電抗器TCR平衡電網的容性，投切晶閘管控制電抗器TCR的投切值等于與步驟5中固定電容器FC的投切值減去步驟4計算的無功補償容量值；

步驟7：采集電網中三相電壓值和三相電流值，判斷三相負載是否平衡，如果平衡則執行步驟11，如果不平衡，執行步驟8；

步驟8：再一次投切晶閘管控制電抗器TCR，采用電網電壓定向矢量變換方法對三相不對稱負載進行平衡化補償，所述的平衡化補償，實質是補償器完全提供負荷所需要的無功功率和負序電流，即：(1)負序電流補償為零；(2)正序電流分量虛部補償為零，以A相為例，公式如下：

式中和分別為負荷、補償器A相線電流的正序和負序分量；下標1、2表示正、負序；Re、Im表示對相量取實部、虛部；

根據公式(8)推導出補償導納的表示公式：

式中，分別為AB相、BC相、CA相之間的補償導納值，U表示電網相電壓幅值；

通過d-q坐標變換能實現電壓和電流的解耦，變換后的補償導納為：

Babr=-6(iq‾-3id‾′+iq‾′)/9UBbcr=-6(iq‾-2iq‾′)/9UBcar=-6(iq‾+3id‾′+iq‾′)/9U---(10)]]>

式中，為對應基波負序分量的直流量；

步驟9：將步驟6和步驟8的結果相加，確定投切晶閘管控制電抗器TCR的各相補償導納；

步驟10：查詢步驟1建立的靜止型動態無功補償投切組合表，確定閘管控制電抗器TCR的個數和固定電容器FC的個數；

步驟11：調節觸發角α，實現電網平衡；

步驟12：結束。