[发明专利]一种无电容器低压配电网无功补偿电路及其控制方法

权利要求书

1.一种无电容器低压配电网无功补偿电路，其特征在于：包括三相桥式电路、三相固态开关和单相隔离变压器，所述无功补偿电路中三相交流电网电压与三相桥式电路的三相输入端连接，三相桥式电路的单相输出端与单相隔离变压器相连接，三相固态开关的输入侧与单相隔离变压器相连接，输出侧与三相电网相连接，所述的三相桥式电路包括双向切换开关；

所述的无功补偿电路中三相交流电网电压的输入三相电压按每相电压的过零点进行划分，得到输入三相电压的扇形区；三相中与三相交流电网电压的平均值偏差最大的一相作为三相固态开关的导相通；所述的无功补偿电路中若电压偏差为正偏差，则控制双向切换开关组成的三相桥式电路输出感性无功功率；若电压偏差为负偏差，则控制双向切换开关组成的三相桥式电路输出容性无功功率；

双向切换开关导通时间根据输入三相交流电网电压扇形区划分和输出期望电压值进行计算，计算过程如下：

定义每个扇区中成X形的两个相电压为U₁和U₂，并根据X形两个电压的正负极性控制相应相别上三相桥式电路双向切换开关导通；若U₁和U₂为正值，则U₁和U₂所对应相别的上管导通，另一个相别的下管导通，若U₁和U₂为负值，则U₁和U₂所对应相别的下管导通，另一个相别的上管导通；

每个开关周期中三相桥式电路双向切换开关的导通时间计算表达式如下：

式中，d₁表示每个扇形区中相电压为U₁的导通时间，d₂表示每个扇形区中相电压为U₂的导通时间，U_o表示输出侧的电压。

2.根据权利要求1所述的一种无电容器低压配电网无功补偿电路，其特征在于：所述的双向切换开关和固态开关由晶体管组成，包括共发射极反向串联IGBT组合、共集电极反向串联IGBT组合、二极管桥式组合、IGBT和二极管并联组合或者RB-IGBT反向并联组合。

3.实施如权利要求1所述的一种无电容器低压配电网无功补偿电路的控制方法，其特征在于：控制步骤如下：

(1)控制三相桥式电路为三相-单相交流电能变换，其输入侧为380V三相交流电网电压，输出侧为220V单相交流电压，单相隔离变压器的变比为1:1；

(2)通过三相固态开关控制输出侧三相交流电网电压的相电压，设置电压偏差数据的刷新周期为1-3分钟；

(3)若电压偏差为正偏差，则控制双向切换开关组成的三相桥式电路输出感性无功功率；若电压偏差为负偏差，则控制双向切换开关组成的三相桥式电路输出容性无功功率。

4.根据权利要求3所述无电容器低压配电网无功补偿电路的控制方法，其特征在于：所述方法中，由双向切换开关组成的三相桥式电路采用PWM控制方式，根据输入侧三相交流电网电压的瞬时值和输出期望电压的期望值计算PWM占空比。