[发明专利]一种综合补偿装置和方法

权利要求书

1.一种综合补偿装置，包括检测控制单元和分别与电网相连的晶闸管投切电容器模块、有源电力滤波器，所述晶闸管投切电容器模块、有源电力滤波器包括有控制端分别与检测控制单元的驱动电路的触发脉冲输出端相连的开关器件；所述晶闸管投切电容器模块由三组分别为5次、7次和11/13次无源滤波支路组成，各无源滤波支路分别通过晶闸管投切电容器模块的晶闸管组在靠近负载侧与电网相连；最右边是非线性负载，晶闸管投切电容器模块靠近负载侧与电网并联；有源电力滤波器在晶闸管投切电容器模块后侧，通过连接电抗器(L)、真空接触器(K)及耦合变压器(T)与电网并联，有源电力滤波器的主电路采用三相桥式电压型逆变器结构，其中开关器件采用IGBT，控制信号来自检测控制单元的驱动电路；由晶闸管投切电容器模块补偿负载大部分的基波无功和主要谐波，有源电力滤波器则补偿剩余的谐波和无功；其特征在于：有源电力滤波器和晶闸管投切电容器模块之间采用协同控制，检测控制单元包括信号输入输出、信号调理、保护逻辑、以双DSP为核心的数模混合电路、PWM形成电路、光电隔离和IGBT驱动模块。

2.一种用在综合补偿装置的方法，该综合补偿装置具有检测控制单元和分别与电网相连的晶闸管投切电容器模块、有源滤波器，其特征在于它包括以下步骤：

第一步，采集负载电流i_L和经晶闸管投切电容器模块补偿后负载电流i′_L及电网电压U，根据负载电流i_L、电网电压U及目标功率因数计算出负载需要补偿的无功容量；

第二步，根据晶闸管投切电容器模块和有源电力滤波器的容量大小决定向晶闸管投切电容器模块发出不同的投切指令，选择晶闸管投切电容器模块是否投入以及投入哪几组滤波补偿支路，并向晶闸管投切电容器模块的晶闸管组发出触发脉冲，完成晶闸管投切电容器模块的滤波补偿支路的投切操作；

第三步，实时采集晶闸管投切电容器模块补偿后的负载电流i′_L及电网电压U，计算出有源电力滤波器补偿电流的指令信号，该指令信号与需补偿瞬时无功和谐波分量大小相等、极性相反；

第四步，采用三角波比较方式，将补偿电流的指令信号与实际输出电流的差值经比例放大环节后与三角波进行比较得到主电路开关器件的控制信号，使有源电力滤波器的实际输出电流跟踪指令信号的变化。

3.如权利要求2的一种用在综合补偿装置的方法，其特征在于所述第二步按照以下原理进行：

设晶闸管投切电容器模块的各滤波补偿支路无功补偿容量为Q_T，晶闸管投切电容器模块可提供的无功补偿容量为Q_T、2Q_T和3Q_T；为了能达到连续补偿的目的，有源电力滤波器的容量设为Q_A＝Q_T/2，由它可提供的补偿容量为-Q_T/2～Q_T/2，因此整个装置能提供的补偿容量为-Q_T/2～7Q_T/2；Q_f为负载需要补偿的无功容量，为晶闸管投切电容器补偿指令，协调控制系统按照以下规则确定晶闸管投切电容器模块的投切数量：

当Q_f≤Q_T/2时，各滤波补偿支路均不投，0～-Q_T/2由有源电力滤波器补偿；

当Q_T/2＜Q_f≤3Q_T/2时，投入一组滤波补偿支路，-Q_T/2～Q_T/2由有源电力滤波器补偿；

当3Q_T/2＜Q_f≤5Q_T/2时，投入两组滤波补偿支路，-Q_T/2～Q_T/2由有源电力滤波器补偿；

当5Q_T/2＜Qf时，三组滤波补偿支路同时投入，-Q_T/2～Q_T/2由有源电力滤波器补偿。