[发明专利]无功谐波综合补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力自动化设备领域，具体涉及一种电能质量控制装置。

背景技术

各种电力整流、换流设备等大量非线性和具有时变特性负荷的广泛应用，造成电力系统中的无功功率和谐波显著增加，严重影响电网电压质量，造成网络损耗的加大，能源浪费严重，电能的生产、传输和利用效率降低，还使电气设备过热，易与系统产生谐振，威胁电气设备的正常运行，给电力用户带来极大的危害。

为了动态补偿无功功率和谐波，传统方法就是采用晶闸管投切控制的LC调谐滤波器（TSF）。这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。但这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想，同时容易造成无功功率过补或欠补。

有源电力滤波器（APF）是进行无功和谐波补偿的有效方法，它可产生与负载电流中无功和谐波相反的电流，克服了TSF的缺点，补偿和滤波效果好，但由于所有的无功和谐波容量全部由基于IGBT逆变器的APF承担，其成本高、散热难、噪声大、可靠性差等问题非常突出，限制了大面积的应用。

因此，迫切需要寻求一个低成本、高精度、高可靠性的无功和谐波综合补偿解决方案。

发明内容

本发明为了解决现有电能质量控制器所存在的精度低、可靠性低和成本高的问题，而提出了一种无功谐波综合补偿装置。

本发明包括检测单元、控制单元和补偿单元；

检测单元，所述检测单元的电信号输出端与控制单元的模拟测量电信号输入端连接，用于检测电网电压和负载电流，并将所述电网电压和负载电流分别转换模拟测量电信号传递给控制单元；

控制单元，用于对接受到的模拟测量电信号进行计算得到负载电流中的无功谐波电流，并发送补偿电流控制信号给补偿单元；

补偿单元，所述补偿单元的控制信号输入端与控制单元的控制信号输出端连接，用于根据控制单元发出的补偿电流控制信号来发送与负载电流中无功谐波相反的电流，以抵消负载电流中的无功谐波电流，使系统电流中只含有正弦有功电流分量。

所述的补偿单元包括晶闸管控制的电容型无源补偿器和IGBT控制的有源补偿器，所述的晶闸管控制的电容型无源补偿器为了满足大容量补偿和补偿精度的要求，根据需要设置多组电容支路，通过电容支路的投切控制，进行容性无功的分组投切，实现无功功率补偿；所述的IGBT控制的有源补偿器基于电压源型逆变器，通过对各个IGBT的快速通断控制，发出所需要的无功和谐波电流，其中所述的投切控制和通断控制由控制单元来控制。

本发明的无功谐波综合补偿装置(TAPF)通过负载电流的检测，由基于晶闸管和IGBT的补偿单元产生与负载电流大小相等、方向相反的电流，实现无功和谐波的动态综合补偿。

本发明的无功谐波综合补偿装置(TAPF)优点是：

（1）可对无功和谐波同时进行动态补偿。

（2）无源补偿器进行无功功率补偿，有源补偿器进行谐波电流抑制，可发挥各自优势，取长补短。

（3）有源补偿器还可提供无源补偿器不能补偿到位的剩余无功，实现功率因数全程接近为1。

（4）二者的结合解决了大容量、成本、补偿精度和可靠性的矛盾，为配电网电能质量控制提供了全新的思路。

附图说明