[发明专利]一种抗谐波共补无功补偿模块、设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗谐波技术领域，特别是涉及一种抗谐波共补无功补偿模块、设备和方法。

背景技术

随着现代科技的发展，电力电子器件和和其他非线性元器件的使用，使得电网中产生大量谐波，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。

如图1所示，理想中的电压和电流的关系应该是图中的U和I的关系，满足同相位，功率P满足P＝UI；但是往往我们使用的感性设备使得电路中产生了感性无功，使得电流的相位滞后于电压相位如图中的I₁所示，这样就会使得用电的功率因数下降，如果在没有感性负载只有容性负载的情况下，电流曲线就会如图中I2的所示，电流相位超前于电压相位；因此我们可以用电容来补偿感性无功，把电容与感性负载并接在同一电路，能量在电容与感性负载之间相互转换，在选择合适电容的情况下，感性负载的无功功率由电容输出的无功功率补偿，就会使得电网中的感性电流曲线补偿到理想中的电流曲线，这就是无功补偿原理。

但是当无功补偿后，电路中虽然是电压和电流相位相同，但是有时候会有不同频率的谐波，当大量谐波进入电力电容器后就会减小其寿命，这时候就需要来抑制谐波，不让谐波进入电力电容器中，这样就会大大增加电容器的寿命，这就是抗谐波无功补偿原理。

发明内容

本发明提供一种抗谐波共补无功补偿模块、设备和方法，具有更长的使用寿命而且投切速度快，可以将单个抗谐波共补无功补偿模块投入电网，也可以将多个模块组网，实现不同程度的抗谐波无功补偿。

本发明的技术方案是：

1.一种抗谐波共补无功补偿模块，其特征在于，包括补偿电容器、电抗器、SSR固态继电器、CT电流互感器，所述电容器为三相电容器，具有三个引出端，其中两个引出端分别通过电抗器连接SSR固态继电器，另一个引出端通过电抗器连接CT电流互感器，所述SSR固态继电器和CT电流互感器分别通过断路器QF连接三相电网的相线；所述CT电流互感器用于采集电容器输出的电流，所述SSR固态继电器用于根据设定的所允许的无功含量范围，控制电容器的投切，所述电抗器用于抵抗电容器接入处母线的背景谐波。

2.所述SSR固态继电器的开关方式为电压过零导通，电容需要投入时在电压为零的时候接通电容器，电容需要切除时在电流为零的时候切除电容器。

3.所述补偿电容器包括两个以上并联的电容器。

4.所述电抗器根据电容器接入处母线的背景谐波，选择适当电抗率的电抗器与电容器匹配。

5.所述电容器上设置用于检测电容温度的电子热开关，所述SSR附近也设置用于检测SSR温度的电子热开关，所述电子热开关串联使用，当其中的任何一个电子热开关所测得的温度超过设定温度的时候，电子热开关由闭合变为断开状态。

6.一种抗谐波共补无功补偿设备，其特征在于，包括所述抗谐波共补无功补偿模块以及控制器和显示器，所述控制器分别连接所述抗谐波共补无功补偿模块和所述显示器；所述控制器检测电网的电压、电流、电压相位、电流相位从而计算电网的无功功率，根据设定的所允许的无功含量范围，控制所述抗谐波共补无功补偿模块的投切，所述显示器用于显示进线电压、补偿电流、进线功率因数以及模块的工作状态；所述控制器和所述抗谐波共补无功补偿模块之间采用CAN通信方式进行通信，当单个共补无功补偿抗谐波模块的补偿容量不足以补偿电网中的无功功率的时候，控制多个抗谐波共补无功补偿模块依次投入工作，直到电网补偿到合适的功率因数为止。

7.所述控制器设置每个抗谐波共补无功补偿模块具有其唯一的地址，当需要多个抗谐波共补无功补偿模块投入工作时，按模块地址由小到大依次投入所述抗谐波共补无功补偿模块。

8.一种抗谐波共补无功补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)控制器检测电网无功功率含量；

2)根据设定的所允许的无功含量范围，判断是否需要投切抗谐波共补无功补偿模块；

3)当单个模块的补偿容量不足时，判断所需要投切的模块个数；

4)控制器按需投切抗谐波共补无功补偿模块，补偿完毕后切除。