一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置製造方法
2023-05-20 05:12:46 3
一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，可以實現對無功功率的實時無級補償，具有補償精度高，響應時間快的特點。在補償無功的同時還可以抑制電網中的諧波，從而減小用戶用電器的有功功率損耗，增加穩定與安全係數，並更加增強混合裝置自身的穩定性。
【專利說明】一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，適用於低壓電網電能質量治理領域。
【背景技術】
[0002]隨著近幾年來國家對電力系統電能質量要求的逐步提高，有些地區的供電部門已經計劃將功率因數的標準提高到0.95至0.98。同時隨著電力電子設備(特別是變頻器與整流裝置)的發展與推廣，用電環境也比以往更加多變複雜。傳統的無源功率補償器與無源諧波抑制裝置已經遠遠不能滿足實際需求，SVG作為無功補償領域中最先進的技術，其市場也隨之呈現出很大的增長。從實際應用效果上講，SVG無論是實際補償效果還是抗幹擾的能力都遠遠高於SVC產品。但是在現階段，絕大多數客戶所使用負載相對平穩，所以SVC等產品經過改造以後還是可以滿足客戶需求的，而且由於SVC技術含量較低，發展成熟，所以價格低廉。SVG雖然性能優越，但價格偏高，所以在市場中反而處於略勢地位。本實用新型的輸出特性與響應時間與靜止無功發生器(SVG)相近，但成本遠小於SVG，具有很高的性價比，是適用於現有電力市場電能質量治理的優質方案。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於提供一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，通過功率模塊單元組和TSC的相互配合，實現對無功功率的無級補償，補償精度高，功率效率高。
[0004]為達到上述目的，本實用新型提供了一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個並聯的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干並聯電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以並聯的方式與斷路器和接觸器相連，並接入電網；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過驅動電路、I/O電路經排線與控制器相連；工作時，TSC補償比較平穩的無功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無功，實現對無功功率的無級補償。每組TSC的容量應與單組功率模塊的補償容量相等，這樣安排能夠最合理的滿足本實用新型無級補償的功能要求。
[0005]本實用新型的進一步改進在於:功率模塊單元組採用獨特的模塊化設計，可嵌入到第三方櫃機應用，便於現場安裝擴容和維護。由於在實際工況中無功動態補償部分相對較小，所以SVG的容量並不需要太高。
[0006]本實用新型的進一步改進在於:功率模塊單元具有無功和諧波選擇性補償功能，可單獨進行無功或諧波補償，也可諧波和無功同時補償。
[0007]本實用新型的進一步改進在於:當系統快速變化的無功容量或諧波容量大於單個模塊的容量時，可採取多個模塊並聯運行的方式。
[0008]本實用新型的進一步改進在於:當多個模塊並聯運行時，採用載波移相PWM控制，用以消除輸出電流紋波；對於具有η個並聯的模塊，其中第i個模塊的載波移相角度Θ計算如下:
[0009]θ = (2*Ji*i)/n,
[0010]其中n為並聯模塊的個數，0≤i <n(n為整數)。
[0011]本實用新型的有益效果是:補償精度高，功率效率高，降低電網電壓畸變率，動態響應速度快，無級功率補償，適用負載廣泛，帶防雷防浪湧功能，可長期連續工作，噪音低，保護功能強，運行可靠，使用維護簡單等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結構原理圖；
[0013]圖2為TSC組的結構示意圖；
[0014]圖3為功率模塊單元組的結構示意圖；
[0015]圖4為單個功率模塊單元的結構原理圖；
【具體實施方式】:
[0016]為了加深對本實用新型的理解，下面將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述，該實施例僅用於解釋本實用新型，並不對本實用新型的保護範圍構成限定。
[0017]參見附圖1，本實用新型提出了一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個並聯的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干並聯電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以並聯的方式與斷路器和接觸器相連，並接入電網；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過驅動電路、I/O電路經排線與控制器相連；工作時，TSC補償比較平穩的無功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無功，實現對無功功率的無級補償。功率模塊單元組採用模塊化設計，可嵌入到第三方櫃機應用，功率模塊單元具有無功和諧波選擇性補償功能，可單獨進行無功或諧波補償，也可諧波和無功同時補償。
[0018]負載與斷路器及主接觸器並聯連接於電網，斷路器及主接觸器控制TSC組和功率模塊單元組的開啟和關閉，結合附圖2與附圖3，TSC組中各個單元和功率模塊單元組中各個模塊採用並聯連接的方式，其中某個或某幾個模塊發生故障，不會對其他模塊產生影響。
[0019]控制器的結構為多DSP+CPLD模式，採用先進的控制算法，實時檢測並計算出電網或負載所需要的無功容量，通過排線與驅動電路相連，控制功率模塊單元補償快速變化的無功負載；控制器通過排線與I/o電路相連，控制TSC組各補償支路投切，實現穩定無功功率補償。功率模塊單元可以適時輸出感性或容性無功，實現對快速變化負荷的精確補償，來調節和平衡系統的無功功率。
[0020]結合附圖，功率模塊單元組中各個功率模塊通過電抗器接入電網，不僅能補償無功，還能補償諧波。當負載2中動態變化的無功容量或諧波容量大於單個模塊的容量時，則需要多個模塊並聯組合，採用電流均分控制能夠使各個模塊補償相同的諧波電流。
[0021]當功率模塊單元多個模塊並聯運行時，採用載波移相PWM控制，用以消除輸出電流紋波；對於具有η個並聯的模塊，其中第i個模塊的載波移相角度Θ計算如下:
[0022]Θ = (2*J i*i)/n,
[0023]其中η為並聯模塊的個數，O≤i < η (η為整數)。[0024]功率模塊單元中各個模塊具有完全相同的調製波，總的輸出電流等於各個模塊輸出電流之和，載波移相使得每個模塊輸出電流的脈動紋波也相移一定的角度，合成時各模塊電流紋波互相抵消，從而大大減小了總的電流紋波。這種方法較傳統的功率模塊直接並聯均流性要好，安全穩定係數更高。
【權利要求】
1.一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，其特徵在於:包括功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)，所述功率模塊單元組由若干個並聯的功率模塊單元組成，所述晶閘管投切電容器組(TSC)由若干並聯電容器組成，且功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)以並聯的方式與斷路器和接觸器相連，並接入電網；功率模塊單元組和晶閘管投切電容器組(TSC)分別通過驅動電路、I/O電路經排線與控制器相連；工作時，TSC補償比較平穩的無功，功率模塊單元跟蹤快速變化的無功，實現對無功功率的無級補償。
2.如權利要求1所述的一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，其特徵在於:功率模塊單元組採用模塊化設計，可嵌入到第三方櫃機應用。
3.如權利要求1所述的一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，其特徵在於:功率模塊單元具有無功和諧波選擇性補償功能，可單獨進行無功或諧波補償，也可諧波和無功同時補償。
4.如權利要求1所述的一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，其特徵在於:當系統快速變化的無功容量或諧波容量大於單個模塊的容量時，可採取多個模塊並聯運行的方式。
5.如權利要求4所述的一種基於載波移相的新型綜合有源補償裝置，其特徵在於:當多個模塊並聯運行時，採用載波移相PWM控制；對於具有η個並聯的模塊，其中第i個模塊的載波移相角度Θ計算如下:
Θ = (2* Ji *i) /n, 其中η為並聯模塊的個數，O≤i <n(n為整數)。
【文檔編號】H02J3/01GK203800603SQ201420152683
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】於晶, 張偉, 華聞達, 張莉 申請人:江蘇博力電氣科技有限公司