[发明专利]基于CAN总线的静止型动态无功补偿装置和方法

权利要求书

1.一种基于CAN总线的静止型动态无功补偿装置，其特征在于：包括电阻、至少一个晶闸管控制电抗器TCR、至少一个固定电容器FC和控制器；其连接关系如下：电阻包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端连接CAN总线的高电平端、晶闸管控制电抗器TCR的第一输出端、固定电容器FC的第一输出端、控制器的第一输出端和第二电阻的一端，第一电阻的另一端连接CAN总线的低电平端、晶闸管控制电抗器TCR的第二输出端、固定电容器FC的第二输出端、控制器的第二输出端及第二电阻的另一端。

2.根据权利要求所述的基于CAN总线的静止型动态无功补偿装置，其特征在于：所述的控制器由采样前置电路模块、AD采样模块、DSP处理模块、组网模块、上位机和键盘和液晶模块组成，采样前置电路模块的输出端连接AD采样模块的输入端，AD采样模块的输出端连接DSP处理模块的输入端，DSP处理模块的第一输入输出端连接上位机，键盘和液晶模块的输入输出端连接DSP处理模块的第二输入输出端，DSP处理模块的输出端连接组网模块的输入端。

3.采用权利要求1所述的基于CAN总线的静止型动态无功补偿装置进行无功补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：组建基于CAN总线的静止型动态无功补偿电网，并根据该电网，建立静止型动态无功补偿投切组合表；

所述的静止型动态无功补偿投切组合表，由m行n列组成，其建立规则如下：静止型动态无功补偿投切组合表的行表示晶闸管控制电抗器TCR的个数，列表示固定电容器FC的个数，第1行第1列表示1个TCR与m个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q₁₁，第1行第2列表示2个TCR与m个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q₁₂，以此类推，第1行第n列表示n个TCR与m个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q_nm；第2行第1列表示1个TCR与m-1个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q₂₁，第3行第1列表示1个TCR与m-2个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q₃₁，以此类推，第m行第1列表示1个TCR与1个FC组成静止型无功补偿器SVC的总容量Q_m1；

步骤2：采集电网的三相相电压和三相线电流；

步骤3：计算三相电压的有功功率和无功功率的有效值，公式如下：

以A相电压为例，

PA(t)=1T∫(t-T)tua(ωt)×ia(wt)dt---(1)]]>

QA(t)=1T∫t-Ttua(ωt)×ia(wt-π/2)dt---(2)]]>

式中P_A(t)、Q_A(t)是t时刻A相的有功功率和无功功率的有效值，T是A相电压的周期；i_a(wt)是t时刻A相电压和电流的瞬时值，i_a(wt-π/2)是t-T/4时刻的A相电流瞬时值；

步骤4：计算无功补偿容量，公式如下：

式中，P_L为负荷平均有功功率，为补偿前功率因数，为补偿后要达到的功率因数，q₀为牵引变电所无牵引负荷概率；

步骤5：利用步骤4的结果，确定电网所需的固定电容器FC个数，进行固定电容器FC投切，投切之后电网成容性；

步骤6：投切晶闸管控制电抗器TCR平衡电网的容性，投切晶闸管控制电抗器TCR的投切值等于与步骤5中固定电容器FC的投切值减去步骤4计算的无功补偿容量值；

步骤7：采集电网中三相电压值和三相电流值，判断三相负载是否平衡，如果平衡则执行步骤11，如果不平衡，执行步骤8；

步骤8：再一次投切晶闸管控制电抗器TCR，采用电网电压定向矢量变换方法对三相不对称负载进行平衡化补偿，所述的平衡化补偿，实质是补偿器完全提供负荷所需要的无功功率和负序电流，即：(1)负序电流补偿为零；(2)正序电流分量虚部补偿为零，以A相为例，公式如下：

式中和分别为负荷、补偿器A相线电流的正序和负序分量；下标1、2表示正、负序；Re、Im表示对相量取实部、虚部；

根据公式(8)推导出补偿导纳的表示公式：

式中，分别为AB相、BC相、CA相之间的补偿导纳值，U表示电网相电压幅值；

通过d-q坐标变换能实现电压和电流的解耦，变换后的补偿导纳为：

Babr=-6(iq‾-3id‾′+iq‾′)/9UBbcr=-6(iq‾-2iq‾′)/9UBcar=-6(iq‾+3id‾′+iq‾′)/9U---(10)]]>

式中，为对应基波负序分量的直流量；

步骤9：将步骤6和步骤8的结果相加，确定投切晶闸管控制电抗器TCR的各相补偿导纳；

步骤10：查询步骤1建立的静止型动态无功补偿投切组合表，确定闸管控制电抗器TCR的个数和固定电容器FC的个数；

步骤11：调节触发角α，实现电网平衡；

步骤12：结束。