[發明專利]組合型靜止無功補償裝置及其無功補償方法

無效

• 申請號: 201310411090.9
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103475005A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 黃中軍;馬明智;王奔;范月明
• 申請（專利權）人: 四川華威科技有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及一種組合型靜止無功補償裝置，屬于電學領域。?

背景技術

目前，靜止無功補償器(SVC)的應用可大致分為兩個方面：作為系統補償，主要用來提高電力系統在大、小擾動下電壓穩定性，這種設計未考慮到負荷不平衡的問題，且未提及諧波治理方法；作為負荷補償，主要用來抑制負荷變化造成的電壓波動，補償負荷所需的無功電流，改善功率因數和補償負荷的不平衡，對工業負荷采用TCR+FC型補償裝置實現無功與負荷不平衡的補償，這種設計未提到在輸電系統中的應用，且在大范圍連續改變無功功率與無功性質(容性或感性)方面有限。?

發明內容

本發明公開了一種靜止無功補償裝置實現了對電力系統與負荷進行補償研究，控制策略是以穩定電壓、無功補償與功率因數矯正為目的；相應的，本發明公開了無功補償方法，通過窗口滑動的傅里葉變換提取出電壓與電流中的基波信號，并對無功功率進行快速計算，然后基于改進型差分粒子群算法(PSODE)參數整定的非線性變換PID控制器實現快速控制過程，同時提高了系統魯棒性，最終運用C.P.Steinmetz平衡化原理與三相電路的瞬時無功理論實現對負荷不平衡進行補償。?

為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：?

組合型靜止無功補償裝置，包括無功補償單元和控制單元，其中無功補償單元包括并聯到線路中的晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器、固定電容器組，其中晶閘管控制電抗器采用反并聯晶閘管與串聯電抗器的結構，晶閘管投切電容器采用反并聯晶閘管與電容器串聯的結構；控制單元包括連接到線路上的信號處理電路，與信號處理電路連接的控制器，控制器通過驅動電路連接晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器。?

優選的，所述晶閘管控制電抗器為三相，采用三角形接線方式；所述晶閘管投切電容器為三相，采用星形接線方式；所述固定電容器組為單調諧濾波器。?

在無功補償單元中，晶閘管控制電抗器(thyristor?controlled?reactor，?TCR)利用晶閘管的相位控制來改變電抗器TCR的電流大小，從而改變電抗器在基波下的電抗值，無級地調節SVC總電抗值；晶閘管投切電容器(thyristor?switched?capacitor，TSC)采用電壓過零點觸發晶閘管投切電容器組TSC，有級地調節SVC總電抗值；固定電容器組(fixed?capacitor，FC)一般為5、7、11次單調諧濾波器，必要時裝設二階高通濾波器，兼顧無功補償與濾波的功能。?

在本發明中，TSC數目可以根據需要進行調整，優選為晶閘管投切電容器為兩組；在此情況下，對于各部分的電容量的調配優選為TCR容量是TSC容量兩倍的形式，FC容量與TSC相同，每組TSC容量相同。?

上述結構在線路空載情況下切除所有TSC，TCR容量要足以降低母線電壓因線路容性充電引起的過壓；在線路重負荷情況下，由于線路傳輸的無功功率不足而使母線電壓降低，n組TSC與FC補償連接點容性無功功功率，從而升高降低的母線電壓。?

主電路中，TCR采用三角形接法可以有效抑制3k(k=1，2，…)次諧波流入電網；TSC電容器C支路上還可串接小電感L抑制電容器投入電網時可能造成的沖擊電流，同時兼顧濾除某次特定諧波。?

在控制單元中，所述控制器設有智能開關控制器以選擇SVC的工作模式與負荷平衡或不平衡補償模式。?

進一步的，本發明還公開了用于組合型靜止無功補償裝置的無功補償方法，包括下述步驟：?

1)信號處理電路采集線路上的含有諧波的電壓和電流信號，基于滑動窗口傅里葉變換的檢測方法得到標準的基波信號，計算出功率因數、無功功率以及電壓有效值；?

2)控制器根據非線性變換方法輸出所需無功補償單元補償導納值；?

3)驅動電路形成觸發脈沖觸發無功補償單元各部分的晶閘管。?

通過上述信號處理的濾波算法，信號處理電路濾除采集到的電壓與電流信號中的諧波，得到標準的基波信號，提取出的基波信號通過相移法快速計算出無功功率，并分別計算出功率因數，電壓有效值等，以提供給控制器來處理。控制器的核心采用非線性變換PID調節器(NNTPID)，其參數的整定是通過改進型差分粒子群算法實現實時整定。控制器計算出TCR、TSC各自的控制信號，以提供給?驅動電路分別對TCR和TSC進行控制操作。?