[发明专利]晶闸管投切滤波器的无功连续补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功连续的晶闸管投切滤波器(TSF，thyristor switched filter)控制技术，属于电力电子和电能质量控制相结合的应用技术领域。

背景技术

晶闸管投切滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置。它能够对冲击负荷、时变负荷进行实时监测和动态补偿，滤除谐波，随时保持最佳功率因数，对于降低电网损耗、节约电能、提高电能质量有重要意义。

常规的晶闸管投切滤波器采用“过零投切”方式，即在并联晶闸管电压过零时投入，在电流为零时自动切除。这种方式虽然能够做到根据负载的变化精确地控制投切时间，但是投切的无功容量是一定的，负荷连续变化时容易出现无功过补偿，导致电源电压过高，使线路和设备过电流，高次谐波危害大，严重时会毁坏设备。针对该问题，常用的办法是将某次谐波的一个通道分成两个或者3个并联的通道，且拆分原则符合8_∶4_∶2_∶1的比例。由这几个并联支路共同补偿系统所需的无功功率。但是这种方式无功补偿是分级、不连续的，易出现无功过补。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中晶闸管投切滤波器无功补偿不连续，容易造成无功过补偿的问题，提供了一种晶闸管投切滤波器的无功连续补偿控制方法。

本发明所述晶闸管投切滤波器的无功连续补偿控制方法，该方法采用晶闸管投切滤波器的投切对系统进行无功补偿控制，系统设置有三个5次谐波滤除通道TSF1、TSF2、TSF3和一个7次谐波滤除通道TSF4，

其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、对所述晶闸管投切滤波器所在电网负载侧的三相电压信号u_a，u_b，u_c和三相电流信号i_a，i_b，i_c进行采样；

步骤二、通过信号调理电路对步骤一获取的三相电压信号u_a，u_b，u_c和三相电流信号i_a，i_b，i_c进行处理，并将处理后的信号送入DSP控制芯片中；

步骤三、在DSP控制芯片中，由瞬时无功功率理论计算出无功功率Q及谐波频谱分析获取谐波分量i_ah，i_bh，i_ch，将所述谐波分量i_ah，i_bh，i_ch进行Fourier变换，获取7次谐波电流和5次谐波电流；

步骤四、根据谐波电流不能大于支路所能承受的滤波容量的原则，同时考虑支路无功补偿的容量，决定各谐波滤除通道的投切状态；并查询导通角与无功补偿容量数据库，选取投入状态的谐波滤除通道中的晶闸管导通角δ。

本发明的优点：本发明提出了一种基于重复控制和调节触发延迟角的晶闸管投切滤波器无功补偿局部连续可控的技术。采用重复控制策略，可以精确地跟踪系统需要补偿的无功功率。通过调节晶闸管触发延迟角改变滤波器的等效感抗从而控制晶闸管投切滤波器投入到系统中的无功功率，可以克服常规晶闸管投切滤波器出现的无功补偿不连续、无功过补等问题。以杭州某橡胶厂实测数据对本发明方法进行实验，结果证明，本发明方法很好地跟踪了负载的动态变化，及时发出了控制信号，在没有负载电流时也不会造成误触发，能够有效地进行无功补偿和谐波抑制，具有极高的可靠性和可行性。

本发明方法对晶闸管投切滤波器进行数学建模，提供了一种基于触发延迟角调节的实现晶闸管投切滤波器无功补偿局部连续可调的重要途径，对克服常规晶闸管投切滤波器无功补偿不连续、无功过补偿，提高系统电能质量有及其重要的现实意义。

本发明可以实时监测系统谐波电流和需要补偿的无功功率，实现晶闸管投切滤波器精确跟踪系统无功功率并且无功补偿局部连续可调。本发明方法能够保证电网的供电质量，满足为电脑、电力设备和自动化流程等敏感负载提供“干净”电能的需求。它解决了常规晶闸管投切滤波器仅采用“过零投切”造成的无功补偿不连续，无功过补偿等问题，降低了晶闸管投切滤波器设计复杂程度，节约了成本，对于延长晶闸管投切滤波器使用寿命，提高负载的用电安全性，保障其高效、安全稳定运行具有极其现实的应用价值与开发前景。

附图说明