專利名稱：一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)及應(yīng)用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)及應(yīng)用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治
理的控制方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有配電系統(tǒng)中存在許多無功變化頻繁而又劇烈的設(shè)備如軋鋼機(jī)、注塑機(jī)、異步電機(jī)(軟起動(dòng))和港口起重機(jī)等，往往會(huì)引起電壓跌落及低功率因數(shù)的問題，這不僅使得配電網(wǎng)線損增大，同時(shí)還對(duì)一些供電電壓質(zhì)量要求高的精密設(shè)備產(chǎn)生極大的危害，因此，對(duì)無功補(bǔ)償裝置的要求更高?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)無功補(bǔ)償裝置主要有無源式的固定電容器、晶閘管
投切電容器、無源式的固定電容器和晶閘管控制電抗器組合及有源式的靜止無功發(fā)生器等。 上述裝置存在以下不足
1、 無源式的固定電容器無法補(bǔ)償變化的無功；
2、 晶閘管投切電容器可以對(duì)無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償，但無功連續(xù)變化時(shí)，不能做到完全補(bǔ)償；而且當(dāng)系統(tǒng)中含有諧波時(shí)，為了防止晶閘管投切電容器與系統(tǒng)發(fā)生諧振，需要在晶閘管投切電容器電容支路中串入阻波電抗器，增加了裝置的成本，降低了無功補(bǔ)償容量；
3、 無源式的固定電容器和晶閘管控制電抗器組合可以對(duì)無功實(shí)現(xiàn)連續(xù)補(bǔ)償，但晶閘管控制電抗器會(huì)產(chǎn)生諧波，同時(shí)由于晶閘管控制電抗器產(chǎn)生滯后無功，因此無源式的固定電容器的容量與晶閘管控制電抗器容量之和要大于系統(tǒng)所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量；
4、 靜止無功發(fā)生器可以對(duì)無功進(jìn)行快速連續(xù)補(bǔ)償，在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波小，無須設(shè)置有濾波器，不存在與系統(tǒng)諧振的可能，穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能均優(yōu)于無源式的無功補(bǔ)償裝置，但目前成本較高，絕大多數(shù)用戶難以承受，因此限制了靜止無功發(fā)生器的工程化和實(shí)用化進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有無功補(bǔ)償技術(shù)無法在滿足補(bǔ)償連續(xù)變化無功的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的完全補(bǔ)償，補(bǔ)償容量存在浪費(fèi)且系統(tǒng)成本高的問題，提供一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)及應(yīng)用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法。
本發(fā)明是通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)，它由無源無功補(bǔ)償部分、控制部分和有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分組成，無源無功補(bǔ)償部分與有源無 功補(bǔ)償及諧波治理部分并聯(lián)接入電網(wǎng)，
所述的無源無功補(bǔ)償部分由M組晶閘管投切電容器并聯(lián)組成，兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管 構(gòu)成的晶閘管閥組和補(bǔ)償電容器C串聯(lián)成一支路，三組所述的支路采用三角形連接方式進(jìn) 行連接構(gòu)成一組晶閘管投切電容器，連接點(diǎn)分別接入到電網(wǎng)的三相中，其中，M為大于1的 整數(shù)，
所述的有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分由一個(gè)靜止無功發(fā)生器和三個(gè)電感組成，靜止無 功發(fā)生器由電壓源型三相全橋逆變器組成，電壓源型三相全橋逆變器的三相輸出端分別連 接一個(gè)電感的一端，三個(gè)電感的另一端分別連接到電網(wǎng)的三相中，
所述的控制部分由控制器、TSC驅(qū)動(dòng)電路、SVG驅(qū)動(dòng)電路、第一光耦隔離電路和第二光 耦隔離電路組成，控制器通過第一光耦隔離電路連接TSC驅(qū)動(dòng)電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)TSC驅(qū)動(dòng)電路 的控制，TSC驅(qū)動(dòng)電路的M個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與M組晶閘管投切電容器的門極觸發(fā)端 相連，控制器通過第二光耦隔離電路連接SVG驅(qū)動(dòng)電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)SVG驅(qū)動(dòng)電路的控制，SVG 驅(qū)動(dòng)電路的6個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與靜止無功發(fā)生器的6個(gè)門極觸發(fā)端相連。
應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，無功補(bǔ) 償和諧波治理的過程為
步驟一、檢測(cè)電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值^及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值^。，檢測(cè)負(fù)載a相電 流的瞬時(shí)值八a及負(fù)載c相電流的瞬時(shí)值八。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器輸出的a相電流的瞬時(shí) 值iFa及靜止無功發(fā)生器輸出的c相電流的瞬時(shí)值iF。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器直流母線電壓 的瞬時(shí)值"d。；
步驟二、控制器根據(jù)采樣得到的負(fù)載a相電流的瞬時(shí)值八a及負(fù)載c相電流的瞬時(shí)值 八。，利用晶閘管投切電容器投切規(guī)則計(jì)算出晶閘管投切電容器的投切組合方式艮TSC驅(qū)動(dòng) 電路發(fā)出TSC投切信號(hào)S 5V以完成上述投切方式組合；
步驟三、控制器根據(jù)采樣得到的電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值A(chǔ)a及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值 A。，利用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算出靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償電流的指令值^k;
步驟四、控制器根據(jù)采樣得到的靜止無功發(fā)生器輸出的a相電流的瞬時(shí)值i吣靜止無 功發(fā)生器輸出的c相電流的瞬時(shí)值^。、靜止無功發(fā)生器直流母線電壓的瞬時(shí)值A(chǔ)。及在步 驟三中得到的靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償電流指令值^k，采用直接電流控制方法生成P麗信號(hào)， SVG驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出SVG投切信號(hào)A /V 本發(fā)明采用無源無功補(bǔ)償與有源無功補(bǔ)償聯(lián)合無功補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行 無功補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載中的無功發(fā)生變化時(shí)，所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)中，晶閘管投 切電容器對(duì)所需無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償，靜止無功發(fā)生器對(duì)晶閘管投切電容器各級(jí)之間剩余無 功進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明所述的控制器采用全數(shù)字控制方法，使得所述的一種無功補(bǔ)償和諧波 治理系統(tǒng)在負(fù)載波動(dòng)劇烈的情況下仍具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。當(dāng)負(fù)載中含有諧波 電流時(shí)，靜止無功發(fā)生器實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載中含有的諧波電流進(jìn)行過濾，抑制晶閘管投切電容器 與系統(tǒng)發(fā)生諧振，因此，晶閘管投切電容器的每條支路中無須再串聯(lián)阻波電抗器，節(jié)約系統(tǒng) 成本。本發(fā)明結(jié)合靜止無功發(fā)生器對(duì)無功補(bǔ)償?shù)目焖傩院瓦B續(xù)性及晶閘管投切電容器在補(bǔ)
償大容量無功時(shí)的成本優(yōu)勢(shì)，提供了一種對(duì)負(fù)載在含有諧波電流環(huán)境下大容量無功快速連 續(xù)補(bǔ)償?shù)母咝詢r(jià)比方案，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，適于在電力系統(tǒng)內(nèi)推廣使用。


圖1是一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和 諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法的流程圖；圖3是采用TSC與SVG聯(lián)合 無功補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?shù)娜萘渴疽鈭D，其中，帶"A"的線段是電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功 的容量示意，帶"X "的線段是晶閘管投切電容器TSC對(duì)所需無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償?shù)娜萘渴?意，帶"口"的線段是靜止無功發(fā)生器SVG對(duì)晶閘管投切電容器TSC各級(jí)之間剩余無功進(jìn)行 補(bǔ)償?shù)娜萘渴疽猓瑤?O"的線段是采用TSC與SVG進(jìn)行聯(lián)合無功補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償容量示意； 圖4是晶閘管投切電容器TSC的投切規(guī)則的流程圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 下面結(jié)合圖1、圖2和圖3具體說明本實(shí)施方式。 一種無功補(bǔ)償 和諧波治理系統(tǒng)由無源無功補(bǔ)償部分1、控制部分2和有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分3，無 源無功補(bǔ)償部分1與有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分3并聯(lián)接入電網(wǎng)，
所述的無源無功補(bǔ)償部分1由M組晶閘管投切電容器TSC并聯(lián)組成，兩個(gè)反向并聯(lián)的 晶閘管D構(gòu)成的晶閘管閥組和補(bǔ)償電容器C串聯(lián)成一支路，三組所述的支路采用三角形連 接方式進(jìn)行連接構(gòu)成一組晶閘管投切電容器TSC，連接點(diǎn)分別接入到電網(wǎng)的三相中，其中，M 為大于1的整數(shù)，
所述的有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分3由一個(gè)靜止無功發(fā)生器SVG和三個(gè)電感L組 成，靜止無功發(fā)生器SVG由電壓源型三相全橋逆變器組成，電壓源型三相全橋逆變器的三 相輸出端分別連接一個(gè)電感L的一端，三個(gè)電感L的另一端分別連接到電網(wǎng)的三相中，
所述的控制部分2由控制器2-1、 TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2、 SVG驅(qū)動(dòng)電路2-3、第一光耦隔離 電路2-4和第二光耦隔離電路2-5組成，控制器2-1通過第一光耦隔離電路2-4連接TSC 驅(qū)動(dòng)電路2-2以實(shí)現(xiàn)對(duì)TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2的控制，TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2的M個(gè)控制信號(hào)輸出端 分別與M組晶閘管投切電容器TSC的門極觸發(fā)端相連，控制器2-1通過第二光耦隔離電路 2-5連接TSC驅(qū)動(dòng)電路2-3以實(shí)現(xiàn)對(duì)SVG驅(qū)動(dòng)電路2_3的控制，SVG驅(qū)動(dòng)電路2_3的6個(gè)控 制信號(hào)輸出端分別與靜止無功發(fā)生器SVG的6個(gè)門極觸發(fā)端相連。 本實(shí)施方式中所述的控制器2-l是采用DSP與CPLD聯(lián)合的方式進(jìn)行控制的。DSP， 即數(shù)字信號(hào)處理器，由于其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和出色的運(yùn)行速度在本系統(tǒng)中主要用 于數(shù)據(jù)采集和處理；CPLD，即復(fù)雜可編程邏輯器件，由于其具有優(yōu)良的實(shí)時(shí)測(cè)控能力在本系 統(tǒng)中主要用于控制。 本發(fā)明采用無源無功補(bǔ)償與有源無功補(bǔ)償聯(lián)合無功補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行 無功補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載中的無功發(fā)生變化時(shí)，所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)中，晶閘管投 切電容器TSC對(duì)所需無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償，靜止無功發(fā)生器SVG對(duì)晶閘管投切電容器TSC各 級(jí)之間剩余無功進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明所述的控制器2-1采用全數(shù)字控制方法，使得所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)在負(fù)載波動(dòng)劇烈的情況下仍具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。 當(dāng)負(fù)載中含有諧波電流時(shí)，靜止無功發(fā)生器SVG實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載中含有的諧波電流進(jìn)行過濾， 抑制晶閘管投切電容器TSC與系統(tǒng)發(fā)生諧振，因此，晶閘管投切電容器TSC的每條支路中無 須再串聯(lián)阻波電抗器，節(jié)約系統(tǒng)成本。本發(fā)明結(jié)合靜止無功發(fā)生器SVG對(duì)無功補(bǔ)償?shù)目焖?性和連續(xù)性及晶閘管投切電容器TSC在補(bǔ)償大容量無功時(shí)的成本優(yōu)勢(shì)，提供了一種對(duì)負(fù)載 在含有諧波電流環(huán)境下大容量無功快速連續(xù)補(bǔ)償?shù)母咝詢r(jià)比方案。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理 系統(tǒng)的不同之處在于
所述的#組晶閘管投切電容器TSC，第m組晶閘管投切電容器TSC中補(bǔ)償電容C的值， 是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的晶閘管投切電容器TSC補(bǔ)償容量值而確定，其中，m是從1到M的自然數(shù)。
本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一中晶閘管投切電容器TSC中補(bǔ)償電容C的電容值 的進(jìn)一步的補(bǔ)充說明，補(bǔ)償電容C的電容值是根據(jù)晶閘管投切電容器TSC的補(bǔ)償容量確定 的，本實(shí)施方式預(yù)先設(shè)定#組晶閘管投切電容器TSC分別按照單位補(bǔ)償容量的2"—1倍進(jìn)行 容量補(bǔ)償，采用此種編碼方式補(bǔ)償晶閘管投切電容器TSC容量，#組晶閘管投切電容器TSC 的補(bǔ)償容量分別為單位補(bǔ)償容量的1倍、2倍、4倍、……、2N—1倍，其中，/7為1到N的自然 數(shù)，N為不大于M的自然數(shù)。 不同組晶閘管投切電容器TSC中補(bǔ)償電容C的電容值可以是相等的，因此，#組晶
閘管投切電容器TSC中可以有補(bǔ)償容量相同的晶閘管投切電容器TSC。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖1、圖2、圖3具體說明本實(shí)施方式。應(yīng)用具體實(shí)施方
式一中所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，無功補(bǔ)
償和諧波治理的過程為
步驟一、檢測(cè)電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值^及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值^。，檢測(cè)負(fù)載a相電 流的瞬時(shí)值4及負(fù)載c相電流的瞬時(shí)值八。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器SVG輸出的a相電流的 瞬時(shí)值iFa及靜止無功發(fā)生器SVG輸出的c相電流的瞬時(shí)值iF。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器SVG直 流母線電壓的瞬時(shí)值A(chǔ)。；
步驟二、控制器2-1根據(jù)采樣得到的負(fù)載a相電流的瞬時(shí)值、及負(fù)載c相電流的瞬時(shí) 值八。，利用晶閘管投切電容器TSC投切規(guī)則計(jì)算出晶閘管投切電容器TSC的投切組合方式 /f， TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2發(fā)出TSC投切信號(hào)S 5;以完成上述投切方式組合；
步驟三、控制器2-l根據(jù)采樣得到的電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值A(chǔ)a及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí) 值A(chǔ)。，利用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算出靜止無功發(fā)生器SVG補(bǔ)償電流的指令值ZFa ;
步驟四、控制器2-l根據(jù)采樣得到的靜止無功發(fā)生器SVG輸出的a相電流的瞬時(shí)值^a、 靜止無功發(fā)生器SVG輸出的c相電流的瞬時(shí)值^。、靜止無功發(fā)生器SVG直流母線電壓的瞬 時(shí)值"d。及在步驟三中得到的靜止無功發(fā)生器SVG補(bǔ)償電流指令值ZFa，采用直接電流控制 方法生成P麗信號(hào)，SVG驅(qū)動(dòng)電路2-3發(fā)出SVG投切信號(hào)尸廣尸e。 本發(fā)明采用無源無功補(bǔ)償與有源無功補(bǔ)償聯(lián)合無功補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行 無功補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載中的無功發(fā)生變化時(shí)，晶閘管投切電容器TSC根據(jù)TSC投切規(guī)則計(jì)算出晶 閘管投切電容器TSC的投切組合方式K TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2發(fā)出TSC投切信號(hào)& &以完成 上述投切方式組合，對(duì)所需無功進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償，靜止無功發(fā)生器SVG利用瞬時(shí)無功功率理 論計(jì)算出靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償電流的指令值^k，對(duì)晶閘管投切電容器TSC各級(jí)之間剩余無功進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)負(fù)載中含有諧波電流時(shí)，由靜止無功發(fā)生器SVG實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載中含有的諧 波電流的過濾，抑制晶閘管投切電容器TSC與系統(tǒng)發(fā)生諧振。 在三相三線制電力系統(tǒng)中，a、b、c三相測(cè)量量之和為零，因此，只需測(cè)量?jī)上鄥?shù)， 工程上習(xí)慣采用對(duì)a、c兩相進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施方式中所述的對(duì)電網(wǎng)a相及c相電流值所做 的計(jì)算和判斷，也可以擴(kuò)展到電網(wǎng)三相中的任意兩相。 圖3中，縱坐標(biāo)表示的是補(bǔ)償容量，通常，將感性無功補(bǔ)償容量定義為正值，容性 無功補(bǔ)償容量定義為負(fù)值。A^表示的是晶閘管投切電容器TSC單位補(bǔ)償容量，《_表示 的是與電網(wǎng)系統(tǒng)所需補(bǔ)償容量的最大值，是感性無功，-《_表示的容性無功。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖1、圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方 式三所述的應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法不同 之處在于
在步驟二中，所述的晶閘管投切電容器TSC投切規(guī)則為
步驟二 一、將#組晶閘管投切電容器TSC按照補(bǔ)償容量從小到大排序?yàn)榈?組、第2 組、…、第if組；
步驟二 二、#組晶閘管投切電容器TSC按照不同的投切組合方式，實(shí)現(xiàn)無源無功補(bǔ)償 容量有2*-1種組合，將無源無功補(bǔ)償容量按從小到大編為"、"、…、gw—J ;
步驟二 三、由步驟二 一及步驟二 二可以獲得無源無功補(bǔ)償容量"、"、…、gwq 與晶閘管投切電容器TSC投切組合方式《、/f2、…、，m一一映射的^-Zf關(guān)系表格；
步驟二 四、電網(wǎng)系統(tǒng)所需的無功補(bǔ)償容量為《，當(dāng)A〈《〈^+1時(shí)，選擇投切組合方式 本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
三中晶閘管投切電容器TSC的投切規(guī)則做進(jìn)一步 的補(bǔ)充說明，將#組晶閘管投切電容器TSC按照補(bǔ)償容量從小到大進(jìn)行排序，if組晶閘管投
切電容器TSC可以有2*_1種投切組合方式《、/f2、…、W2h—工，對(duì)應(yīng)的就可以得到2*_1種無
源無功補(bǔ)償容量"、"、…、,無源無功補(bǔ)償容量P按從小到大的順序排列，制成無源
無功補(bǔ)償容量P與晶閘管投切電容器TSC投切組合方式/f映射成P-Zf關(guān)系表格的形式。根 據(jù)電網(wǎng)所需的具體無功補(bǔ)償容量《，判斷其在P-Zf關(guān)系表格中所在的位置，即當(dāng)《位于Wj，
之間時(shí)，選取投切組合方式K， TSC驅(qū)動(dòng)電路2-2發(fā)出#組TSC投切信號(hào)S 5;。
此過程實(shí)現(xiàn)了對(duì)TSC投切組合方式的確定，晶閘管投切電容器TSC能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng) 投切，完成了晶閘管投切電容器TSC對(duì)無功的分級(jí)補(bǔ)償。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式三所述的應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法不同 之處在于
在步驟三中，控制器2-1根據(jù)采樣得到的電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值isa及電網(wǎng)c相電流 的瞬時(shí)值A(chǔ)。，基于瞬時(shí)無功理論計(jì)算出電網(wǎng)電流中的無功電流與諧波電流分量之和isaq，采 用,Fa=h'saq控制策略，確定靜止無功發(fā)生器SVG補(bǔ)償電流指令值/Fa，其中，k由希望達(dá)到的 SVG補(bǔ)償率B計(jì)算得到，k=B/ (1-B)。 本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
三的補(bǔ)充說明，所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)根據(jù)上述方法獲得靜止無功發(fā)生器SVG補(bǔ)償電流指令值/Va，以靜止無功發(fā)生器SVG輸出 電流為反饋值，采用直接電流控制方法生成P麗六組信號(hào)尸廣尸e，經(jīng)SVG驅(qū)動(dòng)電路2-3功率 放大后控制靜止無功發(fā)生器SVG中三相全橋逆變器開關(guān)器件的通斷。
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權(quán)利要求
一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)，其特征在于它由無源無功補(bǔ)償部分(1)、控制部分(2)和有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分(3)組成，無源無功補(bǔ)償部分(1)與有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分(3)并聯(lián)接入電網(wǎng)，所述的無源無功補(bǔ)償部分(1)由M組晶閘管投切電容器(TSC)并聯(lián)組成，兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管(D)構(gòu)成的晶閘管閥組和補(bǔ)償電容器C串聯(lián)成一支路，三組所述的支路采用三角形連接方式進(jìn)行連接構(gòu)成一組晶閘管投切電容器(TSC)，連接點(diǎn)分別接入到電網(wǎng)的三相中，其中，M為大于1的整數(shù)，所述的有源無功補(bǔ)償及諧波治理部分(3)由一個(gè)靜止無功發(fā)生器(SVG)和三個(gè)電感(L)組成，靜止無功發(fā)生器(SVG)由電壓源型三相全橋逆變器組成，電壓源型三相全橋逆變器的三相輸出端分別連接一個(gè)電感(L)的一端，三個(gè)電感(L)的另一端分別連接到電網(wǎng)的三相中，所述的控制部分(2)由控制器(2-1)、TSC驅(qū)動(dòng)電路(2-2)、SVG驅(qū)動(dòng)電路(2-3)、第一光耦隔離電路(2-4)和第二光耦隔離電路(2-5)組成，控制器(2-1)通過第一光耦隔離電路(2-4)連接TSC驅(qū)動(dòng)電路(2-2)以實(shí)現(xiàn)對(duì)TSC驅(qū)動(dòng)電路(2-2)的控制，TSC驅(qū)動(dòng)電路(2-2)的M個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與M組晶閘管投切電容器(TSC)的門極觸發(fā)端相連，控制器(2-1)通過第二光耦隔離電路(2-5)連接SVG驅(qū)動(dòng)電路(2-3)以實(shí)現(xiàn)對(duì)SVG驅(qū)動(dòng)電路(2-3)的控制，SVG驅(qū)動(dòng)電路(2-3)的6個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與靜止無功發(fā)生器(SVG)的6個(gè)門極觸發(fā)端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)，其特征在于所述的if組晶閘管投切電容器(TSC)，第m組晶閘管投切電容器(TSC)中補(bǔ)償電容C的值，是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的晶閘管投切電容器(TSC)補(bǔ)償容量值而確定，其中，m是從l到M的自然數(shù)。
3. 應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，其特征在于無功補(bǔ)償和諧波治理的過程為步驟一、檢測(cè)電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值^及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值^。，檢測(cè)負(fù)載a相電流的瞬時(shí)值八a及負(fù)載c相電流的瞬時(shí)值八。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器(SVG)輸出的a相電流的瞬時(shí)值^a及靜止無功發(fā)生器(SVG)輸出的c相電流的瞬時(shí)值^。，檢測(cè)靜止無功發(fā)生器(SVG)直流母線電壓的瞬時(shí)值&。；步驟二、控制器(2-l)根據(jù)采樣得到的負(fù)載a相電流的瞬時(shí)值八a及負(fù)載c相電流的瞬時(shí)值八。，利用晶閘管投切電容器(TSC)投切規(guī)則計(jì)算出晶閘管投切電容器(TSC)的投切組合方式/f， TSC驅(qū)動(dòng)電路(2-2)發(fā)出TSC投切信號(hào)& &以完成上述投切方式組合；步驟三、控制器(2-1 )根據(jù)采樣得到的電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值isa及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值A(chǔ)。，利用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算出靜止無功發(fā)生器(SVG)補(bǔ)償電流的指令值/Va ;步驟四、控制器(2-1 )根據(jù)采樣得到的靜止無功發(fā)生器(SVG)輸出的a相電流的瞬時(shí)值i吣靜止無功發(fā)生器(SVG)輸出的c相電流的瞬時(shí)值^。、靜止無功發(fā)生器(SVG)直流母線電壓的瞬時(shí)值"d。及在步驟三中得到的靜止無功發(fā)生器(SVG)補(bǔ)償電流指令值/^，采用直接電流控制方法生成P麗信號(hào)，SVG驅(qū)動(dòng)電路(2-3)發(fā)出SVG投切信號(hào)尸廣尸e。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，其特征在于在步驟二中，所述的晶閘管投切電容器(TSC)投切規(guī)則為步驟二，一、將if組晶閘管投切電容器(TSC)按照補(bǔ)償容量從小到大排序?yàn)榈趌組、第2組、…、第if組；步驟二 二、if組晶閘管投切電容器(TSC)按照不同的投切組合方式，實(shí)現(xiàn)無源無功補(bǔ)償容量有2*-1種組合，將無源無功補(bǔ)償容量按從小到大編為"、"、…、g^ ;步驟二 三、由步驟二 一及步驟二 二可以獲得無源無功補(bǔ)償容量"、"、…、&,^與晶閘管投切電容器(TSC)投切組合方式《、^、 "O』一一映射的P-Zf關(guān)系表格；步驟二 四、電網(wǎng)系統(tǒng)所需的無功補(bǔ)償容量為《，當(dāng)A〈《〈^+1時(shí)，選擇投切組合方式
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，其特征在于在步驟三中，控制器(2-l)根據(jù)采樣得到的電網(wǎng)a相電流的瞬時(shí)值A(chǔ)a及電網(wǎng)c相電流的瞬時(shí)值A(chǔ)。，基于瞬時(shí)無功理論計(jì)算出電網(wǎng)電流中的無功電流與諧波電流分量之和isaq，采用,Fa=h'saq控制策略，確定靜止無功發(fā)生器(SVG)補(bǔ)償電流指令值i、，其中，k由希望達(dá)到的SVG補(bǔ)償率B計(jì)算得到，k=B/ (1-B)。
全文摘要
一種無功補(bǔ)償和諧波治理系統(tǒng)及應(yīng)用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有無功補(bǔ)償技術(shù)無法在滿足補(bǔ)償連續(xù)變化無功的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的完全補(bǔ)償，補(bǔ)償容量存在浪費(fèi)且系統(tǒng)成本高的問題。本發(fā)明所述的系統(tǒng)采用M組TSC并聯(lián)接入電網(wǎng)、SVG的三相輸出端分別連接一個(gè)電感的一端，三個(gè)電感的另一端分別連接電網(wǎng)的三相的結(jié)構(gòu)，所述的無功補(bǔ)償和諧波治理的控制方法控制器對(duì)采集的電流、電壓值進(jìn)行處理，依據(jù)投切規(guī)則獲得TSC的控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)分級(jí)無功補(bǔ)償，結(jié)合瞬時(shí)無功功率理論獲得SVG控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)各級(jí)之間剩余無功的補(bǔ)償。本發(fā)明在負(fù)載中含有諧波電流的情況下實(shí)現(xiàn)了快速連續(xù)的無功補(bǔ)償和諧波治理，用于電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101741093SQ20101012136
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者徐殿國(guó), 武健, 王立國(guó), 郭偉峰, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)