[发明专利]基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，包括串联连接的交流电源、旁路开关支路及电流补充支路，旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器和开关，电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC换流器，交流电源的正极与交流可变电容器的正极连接，交流可变电容器的负极与电流补充支路的正极连接，电流补充支路的负极与交流电源的负极连接，负载并联连接在电流补充支路的两端，负载的正极连接电流补充支路的正极，负载的负极连接电流补充支路的负极。本发明实施通过可变电容器实现无功补偿提高功率因素，并通过光伏模块实现有功补偿提高负载电压，从而提高供电质量，成本低，可广泛应用于电力系统。

技术领域

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法。

背景技术

配电网是电力系统承担电力分配、传输的重要环节，同时也是直接连接用户的供电环节。我国低压配电网主要采用放射式网络结构，整体上的特点是：线路长、电阻与电抗比值大、负荷变化快及无功补偿配置不足，进而导致线路损耗大及部分地区电压偏低等。因而，经常会出现配电馈线末端用户的感应电动机或照明光管无法正常起动，给用户的正常生产和生活用电带来很大影响。

目前，在解决配电网低电压问题方面，国内外学者和电力企业开展了大量研究和工程实践，采取的主要措施有:增加变压器和线路容量，采用有载调压变压器，增加无功补偿和三相不平衡补偿装置、串联调压器等。这些方法取得了一定的治理效果，但在经济性和补偿性能方面还有较大不足。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法，通过可变电容器实现无功补偿提高功率因素，并通过光伏模块实现有功补偿提高负载电压，从而提高供电质量，成本低。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，包括串联连接的交流电源、旁路开关支路及电流补充支路，所述旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器和开关，所述电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC换流器，所述交流电源的正极与所述交流可变电容器的正极连接，所述交流可变电容器的负极与所述电流补充支路的正极连接，所述电流补充支路的负极与所述交流电源的负极连接，负载并联连接在所述电流补充支路的两端，负载的正极连接所述电流补充支路的正极，负载的负极连接所述电流补充支路的负极。

可选地，所述交流可变电容器包括4个H桥连接的结缘栅极双极晶体管。

可选地，所述交流可变电容器还包括若干个并联连接的电容，所述电容并联连接在H桥两端。

可选地，所述电容为直流电容。

可选地，所述光伏模块包括光伏板和最大功率点跟踪控制器，所述光伏板经过所述最大功率点跟踪控制器与所述DC/AC换流器串联。

可选地，所述光伏模块还包括储能电池和双向DC/DC换流器，所述储能电池经过所述双向DC/DC换流器与所述光伏板和所述最大功率点跟踪控制器并联连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统的控制方法，包括：

以交流电源的电压相位为参考，采用同步相移控制，通过预设的触发角调节可变电容器两端电压以调节可变电容器两端电容；

当检测到负载两端电压小于预设值，控制DC/AC换流器导通。

可选地，控制方法还包括：

当外部阳光充足，储能电池为未充满状态，控制双向DC/DC换流器导通以使光伏板为储能电池充电以及经过DC/AC换流器为负载提供电能；

当外部阳光不足或负载超过预设负载，控制双向DC/DC换流器导通以使储能电池经过DC/AC换流器为负载提供电能。