[發明專利]一種電力系統無功功率因數補償的控制系統及方法

在審

• 申請號: 201810319606.X
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108429269A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 薛飛;宋艷玲;汪順長;羅彬
• 申請（專利權）人: 麗水博遠科技有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種電力系統無功功率補償的控制系統及方法，用于解決現有技術中存在的系統結構復雜且無功功率補償控制實時性差的技術問題，控制系統包括檢測單元和瞬時功率因數控制單元，實現步驟為：有功功率計算單元獲取有功功率的基頻分量；有功電流基頻計算單元計算有功電流的基頻分量；負載電流計算單元計算負載電流；補償電流控制指令計算單元計算調節前的補償電流控制指令電流；瞬時功率因數計算單元計算瞬時功率因數；自調節系數計算單元計算自調節系數；補償電流控制指令調節單元計算調節后補償電流的控制指令電流。本發明可用于實現對電路中諧波和無功電流的動態補償的控制，提高系統的功率因數。

技術領域

本發明屬于電力無功技術補償領域，涉及一種無功功率補償系統及方法，具體涉及一種電力系統無功功率因數補償的控制系統及方法，可用于實現對電路中諧波和無功電流的動態補償的控制，提高系統的功率因數。

背景技術

由于大量感性負載的應用，電力系統中電壓、電流在相位上存在一個角度差，這樣就引出了無功功率的概念。無功功率是一個反應電源和負荷間能量交換的物理量，它的大小表明了電源與負荷間能量交換的幅度，本身并不消耗能量，同時，無功功率在系統中流動對電力系統本身產生了很大影響。電力系統中無功功率的存在會增加設備的容量，增加設備及線路的損耗。近年來，隨著電力系統中非線性用電設備，特別是電力電子裝置應用的日益廣泛，給電力系統帶來額外負擔，影響了供電質量，降低了電力系統的功率因數。

解決低功率因數問題一般有兩種途徑：一種是對電力電子裝置本身進行改進，使其不產生諧波，也不消耗無功功率，另一種是裝設補償裝置，如無功功率補償器等，設法對無功進行補償。第一種方法需要對電子設備進行變動，代價較大；而后一種方法則適用于各種諧波源和低功率因數的設備，因此成為了研究熱點。目前廣泛應用的無功補償裝置主要分為兩類：靜態無功補償裝置和動態無功補償裝置。靜態無功補償裝置主要并聯固定電容器，結構簡單，成本低，維護方便，因此得到了廣泛的應用，但它也存在只能補償感性無功，不能連續調節，并且可能與系統諧波發生并聯諧振，放大諧波電流，損害電容器等缺點。而動態無功補償裝置主要有靜止無功補償器和靜止同步補償器兩大類，他們通過采集負載電流，根據無功監測算法以及電流跟蹤技術實時跟蹤負載無功功率的變化，并進行動態無功功率補償，具有響應速度快、無并聯諧振問題、工作范圍廣等優點。目前動態無功補償裝置正逐步取代靜態無功補償裝置，尤其是靜止同步補償器，其可實現分相補償，自身沒有大的儲能元件，因此代表了無功補償領域發展的方向。為進一步提高其性能，實現準確、實時的監測無功成分，并進行實時的快速補償，現有技術中就功率因數補償控制存在多種方法，比如基于基波周期的功率因數補償控制系統及方法，基于瞬時功率理論的功率因數補償控制系統及方法。

例如申請公開號為CN106099943A的專利申請，公開了一種瞬時功率因數補償控制系統及方法，用于解決功率因數補償控制在負載變換的場合響應速度慢的問題，控制系統的結構如圖1所示，由三相系統電流和動態補償裝置輸出的電流計算三相負載電流i_La、i_Lb、i_Lc，根據計算得到的三相負載電流和三相系統電壓鎖相角計算負載電流的有功分量I_Lp、無功分量I_Lq和負載瞬時功率因數PF_L，根據給定的目標功率因數以及計算得到的負載電流的有功分量I_Lp、無功分量I_Lq和負載瞬時功率因數PF_L計算目標功率因數控制時的無功補償控制量I_qref以及三相無功無功補償控制量的瞬時值I_{a_ref}、I_{b_ref}、I_{c_ref}，該系統完全應用電力電子元器件，計算機軟件編程控制實現無功功率動態補償，具有可實現連續補償，損耗小等優點。但其主要缺點是，由于電流的無功分量和有功分量都是基于瞬時功率理論在P-Q坐標系下定義的，因此須將三相電流轉換到P-Q坐標下，這增加了電壓鎖相單元，負載有功、無功電流計算單元，造成控制系統復雜，無功功率補償的實時性差。

發明內容