[发明专利]基于脉冲驱动控制的10kV静态无功补偿装置

说明书

技术领域

本发明属于输变电技术领域，具体是一种基于脉冲驱动控制的10kV静态无功补偿装置。

背景技术

交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功.也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性。

无功补偿是电力系统中一项非常重要的环节，无功补偿装置是电力设备中重要组成部分。静态无功补偿器对抑制冲击负荷造成的电压波动，稳定系统电压，提高电网功率因数，降低线损等具有控制快速，可连续调节，效果显著等特点，具有广泛应用前景。但在高压系统对于无功补偿器的控制中，需要将可控硅串联使用，为了隔离，常采用光纤进行信号传递，串联可控硅的同时触发也不易实现，装置技术难度较大，成本较高，其应用受到了限制。

现有技术中的无功补偿装置控制中，常采用以下几种隔离装置：第一种是采用高阻抗变压器，其优点是可控硅在变压器低压侧，耐压和隔离易解决，但变压器损耗功率，也增加了装置的成本；第二种是采用真空接触器投切电容器；第三种是采用可控硅投切电容器；第四种是采用光纤实现触发隔离，隔离效果好，但是价格昂贵。

发明内容

为解决投切静态无功补偿装置同时触发和隔离时的不足问题，本发明提供了一种基于脉冲驱动控制的10kV静态无功补偿装置，本装置采用脉冲驱动电路，利用电流互感器隔离和传递脉冲，使用微处理器(例如RAM处理器)实时监测电网电压电流和控制晶闸管的导通关断，实现实时调节电网的功率因数和电网电压，具体技术方案如下：

本发明的硬件结构是这样实现的：

一种基于脉冲驱动控制的10kV静态无功补偿装置，包括采集/测量/控制电路、触发/功率驱动电路和晶闸管主回路；

所述采集/测量/控制电路采集三相电压Ua～Uc、三相电流Ia～Ic、负载电压Uf、线路瞬时电压U和零序电压3U，再输出同步电压控制信号；这些信号转换成模拟信号后传给触发/功率驱动电路；触发/功率驱动电路根据控制信号提供晶闸管触发电流，输出给晶闸管主回路；晶闸管主回路进行无功补偿；

所述晶闸管主回路包括三个相同的回路，每个晶闸管主回路对应一相交流电；对于一个晶闸管主回路，包括电抗器补偿支路，该支路包括两个晶闸管、两个电抗器和电流互感器；

所述两个晶闸管是三角形串联接线，两个晶闸管阳极端分别连接对应电抗器的一端；两个电抗器中，一个电抗器连接电流互感器一次侧线圈，另一个电抗器连在10kV母线的负载前端；电流互感器一次侧的流过电抗器补偿支路的电流被采集电路采集，电流互感器二次侧的电流被采集电路采集；

所述触发/功率驱动电路包括三个相同的电路，每个触发/功率驱动电路对应一相交流电，每个触发/功率驱动电路包括触发电路和脉冲隔离/功率放大电路；每个脉冲隔离/功率放大电路包括相同的两路，它们分别对应每个晶闸管主回路中的两个晶闸管；

对于触发电路，触发电路把来自采集/测量/控制电路的同步电压控制信号转换成脉冲信号，再传给脉冲隔离/功率放大电路；所述触发电路的同步电压控制信号输入端接采集/测量/控制电路的同步电压控制信号输出端；用于模拟信号转换为脉冲信号的参考电压输入端通过同步变压器连接相应相；两个输出端口输出相位相反的两个脉冲信号给两个脉冲隔离/功率放大电路；

对于脉冲隔离/功率放大电路：包括开关管和变压器；

开关管的开关控制端连接触发器的输出端口；变压器的次级线圈连接在电流互感器组和地线之间，次级线圈与电流互感器组设有二极管，二极管的阴极端连接相应晶闸管的门极；电流互感器组由多个电流互感器串联构成；开关管控制变压器初级线圈中电流的通/断，该初级线圈连接在电源和地线之间。

对于一个晶闸管主回路，还包括固定电容支路，固定电容支路是在负载前端设置接地的电容器，流过该电容器的电流Ic被采集电路采集。

所述采集/测量/控制电路包括二次变换器和以微处理器为核心的处理电路；所述同步变压器的连接在二次变压器与触发电路之间；

所述计量电路与二次变压器连接，测量电压电流；通过互感器的电压和电流信号首先经过2个16位Δ∑型AD控制器对其进行采样和A/D转换；