[發明專利]一種高壓無功補償逆變電路及補償方法

在審

• 申請號: 201410742796.8
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104393784A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王肅;張慶;胥明凱;王思源;李莉;秦昌龍;雷霞;雷海;邱曉初
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司濟南供電公司;西華大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/42
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發明涉及一種無功補償裝置，具體地說是一種高壓無功補償逆變電路及補償方法，屬于電能質量管理技術領域。

背景技術

隨著電網系統結構的日趨復雜，當系統受到較大干擾時，就可能在電壓穩定薄弱環節導致電壓崩潰。隨著負荷的不斷增加，由于像電動機和變壓器等設備都屬于感性負載，運行過程中電網需要向這些設備提供相應的無功功率，使得用戶的無功需求大幅度增加，甚至造成局部電網無功嚴重不足，電壓水平普遍較低等情況，導致電能損耗嚴重。因此，電網需要無功補償設備來減少無功功率在電網中的流動，降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，達到降損節能的效果，同時保證電網電壓運行平穩，提高供電的安全性、可靠性和經濟性。

目前常用的無功補償方法有以下幾種：

(1)TBBZ分組投切，通過控制器檢測電網系統的功率因素和無功，發出命令投切電容器組，滿足電網系統無功需求；在負荷變化場所，過補償或欠補償常見，并且常有操作過電壓及合閘涌流，對電網及電容產生沖擊，涌流和過電壓疊加會對變壓器造成嚴重危害。

(2)DWZT型無功補償，通過控制器檢測電網系統的功率因數和無功，發出命令調節調壓器，輸出不同的電壓，從而輸出不同的無功容量，調節較平滑；在負荷變化場所，過補償或欠補償很少，無操作過電壓和合閘涌流，對電網無沖擊，對電容有保護作用，使用壽命長。

(3)TCR-SVC型無功補償，電容器固定補償，使用相控電抗器輸出感性無功，抵消多余的容性無功；在負荷變化場所，過補償或欠補償很少，無操作過電壓和合閘涌流，但是自身產生大量的諧波，對電網有污染，對變壓器有很大沖擊。

(4)MCR-SVC型無功補償，電容器固定補償，使用磁控電抗器輸出感性無功，抵消多余的容性無功；在負荷變化場所，過補償或欠補償很少，無操作過電壓和合閘涌流，但是自身產生諧波，對電網有污染。

(5)SVG無功補償裝置，使用大容量電力電子器件，通過一系列整流逆變，輸出感性無功和容性無功；在負荷變化場所，過補償或欠補償很少，無操作過電壓和合閘涌流；同時，作為最新的動態無功補償技術，SVG能和現代計算機技術結合實現動態的計算，控制和補償；裝置輸出諧波含量低，響應時間短，可靠性高。但是，目前SVG技術還不夠成熟，而應用于其中的核心部分(多電平逆變器)也多采用對稱三相三電平逆變器，其空間矢量調制方法需要進行大量的計算，調制過程顯得較為復雜，不容易理解。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種高壓無功補償逆變電路及補償方法，不僅提供了應用于高壓無功補償裝置SVG中采用三電平四橋臂的新型逆變電路，而且提供了一種采用逆變技術的無功補償方法，降低了元器件承受的最大壓降以及開關頻率，延長使用壽命。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：一種高壓無功補償逆變電路，其特征是，包括4個并聯連接的橋臂以及與4個橋臂并聯連接的電容電路，從4個橋臂中分別引出a、b、c和n四根與電網連接的相線，從電容電路的中點引出中性線；所述電容電路包括第一電容和第二電容，所述第一電容和第二電容串聯后并聯在直流母線的兩端，所述橋臂包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，所述的第一開關管、第二開關管和第三開關管串聯后并聯在直流母線的兩端，在第二開關管和第三開關管中間引出相線，所述第四開關管的一端連接在第一開關管和第二開關管之間，另一端連接在第一電容和第二電容之間；所述的第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管分別反并聯一個二極管。

所述的a、b、c和n四根相線分別通過一個電感與電網連接。

所述開關管包括IGBT晶體管。

所述第一電容和第二電容的電容相等。

本發明還提供了一種高壓無功補償方法，采用上述權利要求所述的高壓無功補償逆變電路對電網進行高壓無功補償，其特征是，