[发明专利]具有无功补偿功能的变压器直流偏磁补偿装置及控制方法

权利要求书

1.具有无功补偿功能的变压器直流偏磁补偿装置，其特征在于：所述装置包括与电网(1)通过电抗器(2)连接的PWM整流器(4)，PWM整流器(4)是由IGBT(5)和续流二极管(14)构成的三相整流桥连接组成；PWM整流器(4)作为整个装置的交流侧与直流侧(6)并联，其中直流侧(6)包括电容、电阻、DC-DC变换器(10)并联组成，在电阻与DC-DC变换器(10)之间接入切换开关(8)，其中DC-DC变换器(10)由IGBT(5)、续流二极管(14)连接组成；DC-DC变换器(10)的一条线路连接地线，另一条线路通过扼流圈(9)与变压器(11)连接，变压器(11)通过中性线霍尔电流传感器(12)与CPU(13)连接；电网(1)与CPU(13)之间通过第一个PLL锁相环电路(3)连接；电抗器(2)与CPU(13)之间接入第二个PLL锁相环电路(15)。

2.根据权利要求1所述具有无功补偿功能的变压器直流偏磁补偿装置，其特征在于：直流侧(6)由电容、电阻、保护电路(7)、DC-DC变换器(10)并联组成，在保护电路(7)与电阻之间接入切换开关(8)；其中保护电路(7)由电阻、IGBT(5)、续流二极管(14)连接组成。

3.如权利要求1所述具有无功补偿功能的变压器直流偏磁补偿装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法为通过交流侧对电网(1)的无功功率进行补偿，通过直流侧对变压器(11)的中性点直流偏磁进行抑制，具体方法为：

当变压器(11)发生直流偏磁现象时，通过中性线霍尔电流传感器(12)将检测信号送入CPU(13)，然后CPU(13)控制切换开关(8)将DC-DC变换器(10)接入到直流侧(6)，开始产生直流电源来抑制直流偏磁，当前状态下PWM整流器(4)处于整流状态，只能工作在三、四象限，其中在三象限时PWM整流器(4)相当于电感，在四象限时PWM整流器(4)相当于电容，既可以吸收有功功率又可以吸收无功功率，其中有功功率远大于无功功率，当需要电位补偿时，有功功率能耗增大，检测信号反馈给无功补偿的控制核心CPU(13)，DC-DC变换器(10)就可以利用这一有功功率来抑制直流偏磁；当变压器(11)无直流偏磁现象产生时，通过中性线霍尔电流传感器(12)将检测信号送CPU(13)，CPU(13)控制切换开关(8)断开，将DC-DC变换器(10)从直流侧(6)中切除，此时PWM整流器(4)工作在接近纯电容状态下，即Y轴负半轴；

通过第一个PLL锁相环电路(3)，根据瞬时无功功率理论，检测电网(1)中的有功分量和无功分量，同时得出所需要产生的无功电流，再通过第二个PLL锁相环电路(15)检测电流信号，根据瞬时无功功率理论，结合已知的电抗器(2)的阻抗值，计算电位补偿所消耗的有功电流，将以上由第一个PLL锁相环电路(3)、第二个PLL锁相环电路(15)所得出的两个检测信号输入CPU(13)，产生相应的触发脉冲，达到无功补偿和电位补偿的双重效果。

4.根据权利要求3所述具有无功补偿功能的变压器直流偏磁补偿装置的控制方法，其特征在于：当变压器(11)发生直流偏磁现象时，通过中性线霍尔电流传感器(12)将检测信号送入CPU(13)，然后CPU(13)控制切换开关(8)将DC-DC变换器(10)、保护电路(7)接入到直流侧(6)，开始产生直流电源来抑制直流偏磁；当变压器(11)无直流偏磁现象产生时，通过中性线霍尔电流传感器(12)将检测信号送CPU(13)，CPU(13)控制切换开关(8)断开，将DC-DC变换器(10)、保护电路(7)从直流侧(6)中切除。