[发明专利]一种无功补偿和谐波治理系统及应用此系统实现无功补偿和谐波治理的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用无功补偿和谐波治理系统实现无功补偿和谐波治理的控制方法，属于 电力系统领域。

背景技术

现有配电系统中存在许多无功变化频繁而又剧烈的设备如轧钢机、注塑机、异步电机 (软起动)和港口起重机等，往往会引起电压跌落及低功率因数的问题，这不仅使得配电 网线损增大，同时还对一些供电电压质量要求高的精密设备产生极大的危害，因此，对无 功补偿装置的要求更高。现有的配电网无功补偿装置主要有无源式的固定电容器、晶闸管 投切电容器、无源式的固定电容器和晶闸管控制电抗器组合及有源式的静止无功发生器 等。

上述装置存在以下不足：

1、无源式的固定电容器无法补偿变化的无功；

2、晶闸管投切电容器可以对无功进行分级补偿，但无功连续变化时，不能做到完全 补偿；而且当系统中含有谐波时，为了防止晶闸管投切电容器与系统发生谐振，需要在晶 闸管投切电容器电容支路中串入阻波电抗器，增加了装置的成本，降低了无功补偿容量；

3、无源式的固定电容器和晶闸管控制电抗器组合可以对无功实现连续补偿，但晶闸 管控制电抗器会产生谐波，同时由于晶闸管控制电抗器产生滞后无功，因此无源式的固定 电容器的容量与晶闸管控制电抗器容量之和要大于系统所需补偿的无功容量；

4、静止无功发生器可以对无功进行快速连续补偿，在运行时产生的谐波小，无须设 置有滤波器，不存在与系统谐振的可能，稳态性能和动态性能均优于无源式的无功补偿装 置，但目前成本较高，绝大多数用户难以承受，因此限制了静止无功发生器的工程化和实 用化进程。

发明内容

本发明的目的是为解决现有无功补偿技术无法在满足补偿连续变化无功的同时实现 对电网系统的完全补偿，补偿容量存在浪费且系统成本高的问题，提供一种应用无功补偿 和谐波治理系统实现无功补偿和谐波治理的控制方法。

应用无功补偿和谐波治理系统实现无功补偿和谐波治理的控制方法，所述无功补偿和 谐波治理系统由无源无功补偿部分、控制部分和有源无功补偿及谐波治理部分组成，无源 无功补偿部分与有源无功补偿及谐波治理部分并联接入电网，所述的无源无功补偿部分由 M组晶闸管投切电容器并联组成，两个反向并联的晶闸管构成的晶闸管阀组和补偿电容 器串联成一支路，三组所述的支路采用三角形连接方式进行连接构成一组晶闸管投切电容 器，连接点分别接入到电网的三相中，其中，M为大于1的整数，所述的有源无功补偿 及谐波治理部分由一个静止无功发生器和三个电感组成，静止无功发生器由电压源型三相 全桥逆变器组成，电压源型三相全桥逆变器的三相输出端分别连接一个电感的一端，三个 电感的另一端分别连接到电网的三相中，所述的控制部分由控制器、TSC驱动电路、SVG 驱动电路、第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路组成，控制器通过第一光耦隔离电路连 接TSC驱动电路以实现对TSC驱动电路的控制，TSC驱动电路的M个控制信号输出端 分别与M组晶闸管投切电容器的门极触发端相连，控制器通过第二光耦隔离电路连接 SVG驱动电路(2-3)以实现对SVG驱动电路的控制，SVG驱动电路的6个控制信号输出端 分别与静止无功发生器的6个门极触发端相连；

无功补偿和谐波治理的过程为：

步骤一、检测电网a相电流的瞬时值i_sa及电网c相电流的瞬时值i_sc，检测负载a相 电流的瞬时值i_La及负载c相电流的瞬时值i_Lc，检测静止无功发生器输出的a相电流的瞬 时值i_Fa及静止无功发生器输出的c相电流的瞬时值i_Fc，检测静止无功发生器直流母线电 压的瞬时值u_dc；

步骤二、控制器根据采样得到的负载a相电流的瞬时值i_La及负载c相电流的瞬时值 i_Lc，利用晶闸管投切电容器投切规则计算出晶闸管投切电容器的投切组合方式W，TSC 驱动电路发出TSC投切信号S₁～S_M以完成上述投切组合方式；

步骤三、控制器根据采样得到的电网a相电流的瞬时值i_sa及电网c相电流的瞬时值 i_sc，利用瞬时无功功率理论计算出静止无功发生器补偿电流的指令值i^*_Fa；