[发明专利]一种新型零序电流补偿器

说明书

技术领域

本发明属于电力技术领域，特别是一种可用于低压配电网的新型零序电流补偿器。

背景技术

在三相四线制系统中，大型的商场、写字楼、居民小区不断涌现，其中含有很多的单相非线性负载，它们在工作时将产生大量的谐波，对电网造成一定影响。单相非线性负载中三次谐波含量很大，造成了三次谐波电流中在中性线重点的大量流动，此外三相负荷不平衡造成的基波零序分量也在中性线中流动，经常使得中性线的电流超过各相线中的电流。在配电网设计时，中性线的导线截面通常与各相导线的截面相同甚至更小，容易造成中性线的过载甚至烧毁。因此中性线电流抑制成为电力工作者广泛关注的问题。

针对中性线电流过大的问题，可以通过增大中性线的导线截面的方法进行解决，但这需要大量的投资，而且该方法不能减小电源侧电流的谐波，对电能质量的提高没有作用。为此，国内外学者提出了装设无源滤波、曲折变压器、混合串联补偿、有源滤波器等方法进行中性线电流进行抑制。无源滤波的效果受系统的参数影响较大，滤波效果不够理想，还容易造成谐波的放大，造成事故。曲折变压器在国内外也有一定应用，曲折变压器对零序电压呈现低阻，滤波效果也受系统参数影响较大，滤波能力在50％左右。另外在系统电压不平衡时，零序电压分量可能造成曲折变压器的过电流。有源滤波器效果最好，国内外学者针对三相四线制系统进行了广泛的研究，取得了较大进展。利用电压互感器零序电压的测量原理，在Y/Δ变压器的开口三角侧接入单相逆变器的新型结构，有效地改善了滤波器的滤波效果，逆变器仅承受零序电压，该结构直流电压较高，开关应力较大。另一方面，低压配电网运行工况较为复杂，电压不平衡和畸变的情况经常出现，逆变器补偿电流与输出电压相互作用，可能出现输出有功功率为负的情况，即逆变器吸收有功功率。若吸收的功率比开关器件等损耗大时，由于该结构中采用不控整流为逆变器提供直流电源，电能不可逆，这将导致直流侧电压的升高，容易造成设备的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种对负荷的零序电流进行补偿、降低中性线电流的新型零序电流补偿器。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种新型零序电流补偿器，其特点是：包括可控整流桥、直流环节电容、逆变桥以及曲折变压器，曲折变压器的一次侧形成的三个端子分别为A、B、C接低压配电网的三相，可控整流桥的交流侧与曲折变压器的二次侧相接，可控整流桥的直流侧连接有直流环节电容，并与逆变桥的直流侧相连，逆变桥的交流侧的一个端子与曲折变压器的中性点O连接，另一个端子为N接低压配电网的零线。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，曲折变压器的二次侧为角形接线、Y接线、V形接线或单相输出。

本发明与现有技术相比，是以基本的曲折变压器与逆变桥为主体结构，将有源滤波和曲折变压器有机的结合在一起，能够在有效补偿零序电流，而且由可控整流桥为逆变桥提供直流电源，增强了装置的适应性。本发明的逆变桥具有以下优点：(1)可控整流桥实现了能量的双向流动，解决了直流过压问题，整流桥主要补偿为零序及谐波有功功率，容量较小；(2)直流电压低，开关应力小，开关损耗小；(3)补偿电流灵活控制，能够实现全补偿或者部分特定成分补偿；(4)补偿效果受系统参数影响小；(5)并联接入系统，设备故障后对系统运行影响小；(6)能够提高公共接入点的电压质量。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为电流控制原理图。

图3为直流电压控制原理图。

具体实施方式

一种新型零序电流补偿器，包括可控整流桥2、直流环节电容3、逆变桥4以及曲折变压器1，曲折变压器1的一次侧形成的三个端子分别为A、B、C接低压配电网的三相，可控整流桥2的交流侧与曲折变压器1的二次侧相接，可控整流桥2的直流侧连接有直流环节电容3，并与逆变桥4的直流侧相连，逆变桥的交流侧的一个端子与曲折变压器的中性点O连接，另一个端子为N接低压配电网的零线。曲折变压器的二次侧可以为角形接线、Y接线、V形接线或单相输出。图中用角形接线做代表。

由于逆变桥接在曲折变压器的中性点和中性线之间，对称的电压分量都加在曲折变压器上，逆变桥仅承受系统的基波零序电压分量及3、9、15……次谐波电压，因此逆变桥输出电压较低，直流侧电容电压也可以设置的比较低。