[發明專利]整流機組閥側電容補償節能系統

無效

• 申請號: 201310266773.X
• 申請日: 2013-06-29
• 公開（公告）號: CN103326557A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 孫崇山;劉文里
• 申請（專利權）人: 孫崇山;劉文里
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種在整流裝置的閥側并聯電容器進行功率因數調整，有補償、節能、提高直流電流效率的功能。?

本發明主要應用于有電壓調整要求的感性和阻感性直流負載系統中。?

本發明如在負載、直流電壓任意變化的低壓大電流整流系統(如直流爐、電解槽等)中應用，能夠達到在任意一個電壓檔級系統功率因數維持在某一小范圍內基本恒定功能的新技術，節能效果顯著。?

背景技術

隨著現代工業的迅猛發展，用電設備的容量越來越大，如煉鋼，冶煉電解銅、鋁、錳、金等各種有色金屬用的直流冶煉爐、直流電解槽等相關設備均向著高電壓、大容量發展。同時另有一些調壓范圍要求大的整流設備對電壓、電流波形要求越來越高，對相應的濾波技術要求也越來越高。?

首先，直流冶煉爐用電設備經常出現短路，空載等瞬變狀態，造成電流極不穩定，導致電壓大幅度波動，使設備汲取的有功功率減少，母線電壓下降。電流的突然中斷，易使變壓器繞組產生內部過電壓，對變壓器、開關等電氣設備的絕緣產生不利影響，影響其使用壽命，增大能耗。?

其次，用電設備容量越大，短網電抗的相對值越大，功率因數降低，導致增大電源容量，給系統帶來更大波動，并增大能耗。?

再次，由于大多數變流設備、特別是大容量變流設備都是非線性負載，其產生大量諧波，嚴重污染電網。?

再次，有一些調壓范圍要求大的變流設備如電力電子裝置對電壓、電流波形要求越來越高。現有電容濾波電路對有調壓要求的電氣設備，由于該方案的電壓調節由晶閘管或下一級的逆變或暫波器完成，造成功率因數下降非常嚴重，直流側含有濾波電容的整流電路是污染嚴重的諧波源。?

為穩定電壓，降低能耗，減少諧波，提高功率因數，增加有功功率,?提高其電氣性能（濾波，調諧），提高生產效率，降低無功功率等，現有技術一般采用并聯電容補償的方案。?

高壓、中壓網側并聯電容器組，無法改變低壓電流性質，節能、濾波效果差。?

如果在閥側直接并聯電容器組，由于改變了低壓電流性質，節能效果顯著。?

但是整流(變流)裝置等大多電氣設備的低壓調整范圍窄的要求10%～40%，寬的要求電壓5～105%范圍內波動,因此現有技術很難在閥側直接并聯電容器進行補償調整。?

現階段，并聯電容器組進行補償、濾波主要有三種方案?

其一、網側電容補償技術方案，電容器組是并聯在設備所用變壓器高壓側（或在變壓器高壓側設補償繞組），電容即不影響用電設備的參數和特性，也不影響用電設備的作業。

這是一種最簡單、最經濟的補償方案，但它存在二個缺點，一是固定電容器的無功補償只是一個工作過程的平均補償，只能提高網側的功率因數，不能補償母線的電壓降，也不能減少由負載劇烈變動引起的網路電壓波動。二是不能有效補償整流裝置的畸變功率，節能降耗效果在所有方案中是最差的。?

其二、現有閥側電容補償方案(整流電路帶電容濾波方案)?此屬于并聯電容器補償無功功率補償方法中的就地補償方案。整流、變流電力電子裝置等采用的電容濾波方案,?適用于無調壓要求的中小型電氣設備。對有調壓要求的大中型電氣設備不適用。?

由于該方案的電壓調節由晶閘管或下一級的逆變或斬波器完成，造成功率因數下降非常嚴重。?

其三、串變調壓變壓器中壓(三次側)串聯或并聯電容補償方案。?

其缺點是這屬于另一種高壓電容補償裝置，串入的電容器組不能改變低壓側大電流（負載）的特性，其補償是通過三次側繞組實現的，負載回路的參數沒有變化。其成本、節能效果等方面，遠遜于低壓直接并聯電容器組的方案。?

另外有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波，補償無功的新型電力電子裝置，主電路形式共分兩種，一種為單個PWM變流器的主電路形式，另一種為多重化的主電路形式。它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。當電源電壓發生較大范圍變化時，它是無能為力的，而有源濾波技術與本技術結合可以形成電壓可任意調節的有源濾波技術,其成本大大降低,其適用范圍將大大擴展。?

目前整流機組現有技術在各種功率調整方案中，95%以上的大中型整流電解槽、直流爐等低壓大電流高耗能用電設備均在高壓側或中壓側并聯電容器組，進行功率因數調整、濾波。?