[实用新型]自饱和动态无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型属于动态无功补偿技术领域，尤其涉及一种自饱和动态无功补偿装置。

背景技术

目前动态无功补偿装置很多，归纳一下，大概有如下几类。

1、同步调相机

该方式是在电网中并联同步调相电机，调整其励磁电流用于控制发出的无功功率，实现无功补偿。该方法技术成熟，但调相机的反应速度较慢，且系统故障瞬间向系统输出短路电流，增大系统的短路容量，故目前已很少采用。

2、晶闸管变流法

该方式主要有以下三种：

a、晶闸管投切电容器法(TSC)，即在并联补偿电容器电源端串入反并联晶闸管，靠调晶闸管的导通角控制其容性电流，用以抵消负荷的感性电流实现无功补偿。

b、晶闸管投切电抗器法(TCR)，即在负荷和并联补偿电容器的电源端并联电抗器，电抗器线圈串上反并联晶闸管，用调晶闸管导通角的方法来控制电抗器的电流，实现无功补偿。

c、磁控电抗器法(MCR)，即在饱和电抗器的控制线圈内串上反并联的晶闸管，用调晶闸管导通角的方法来控制其铁芯的饱和程度，用以改变其磁阻来改变其电抗，实现其无功补偿。

上述三种方法与调相机相比反应速度都很快，设备体积明显变小，补偿效果也都很理想，但存在着一个共同的问题——产生高次谐波污染电网，损伤用电设备的绝缘。

3、无功发生器法(SVG)，即在电网终端，并上一组逆变器，在微机检控下自动产生超前90°或滞后90°的电流，实现无功补偿。

该方法比较先进，比上述方法的设备都小，补偿的效果都好，但为解决逆变器产生高次谐波问题，该装置需设五电平以上的控制结线，同时设有源滤波器，设备投资极为高昂，用户不易接受。

另外，还有蓄电池储能法和超导储能法，目前只停留在试验阶段，尚不能大面积推广。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种产生高次谐波小且成本低的自饱和动态无功补偿装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括控制回路和变流回路，控制回路端口与变流回路端口相连，控制回路端口和变流回路端口分别与市电相连；控制回路通过检测市电主回路电压电流信号控制变流回路使市电主回路无功分量趋于零；

所述控制回路包括控制器、执行器、第一整流电路、滤波电容，所述控制器通过执行器、第一整流电路、滤波电容与变流回路端口相连，控制器端口、执行器端口和整流电路端口分别与市电相连；

所述变流回路包括自饱和电抗器、第二整流电路，自饱和电抗器控制绕组与所述滤波电容相连，自饱和电抗器工作绕组通过第二整流电路与市电相连；自饱和电抗器控制绕组产生的磁场强度与自饱和电抗器工作绕组产生的磁场强度方向相反。

作为一种优选方案，本实用新型所述执行器、整流电路、滤波电容和变流回路为三组，各组共用一个控制器，实现三相控制。

作为另一种优选方案，本实用新型还包括电容补偿回路，电容补偿回路与市电相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述执行器采用两个反向并联的晶闸管；通过改变晶闸管导通角的大小控制控制绕组的电流。

作为另一种优选方案，本实用新型所述控制器采用单板机及相应转换器。

其次，本实用新型所述转换器包括电压转换器、电流互感器、模拟量转换为数字量的A/D转换器和数字量转换为模拟量的D/A转换器，所述单板机通过电压转换器和电流互感器检测市电主回路电压电流信号，A/D转换器将电压电流信号转换为数字信号后送至单板机，单板机通过D/A转换器与执行器相连。

另外，本实用新型所述控制回路、变流回路和电容补偿回路分别通过接触器、断路器与市电相连。

本实用新型有益效果：1、高次谐波很小，不污染电网，不损伤电力电子设备。因控制电流是直流，产生的磁通基本恒定，故在工作绕组内感应不出高次谐波。因此与上述几款相比，电力系统运行质量更高。

2、投资少。同步调相机价格昂贵，比本实用新型投资高很多。TSC、TCR都是用大功率晶闸管直接控制，而本实用新型可用小晶闸管控制控制回路，该大功率晶闸管价格昂贵，故本方案投资少；另外，本实用新型与MCR方案相比，所用电力电子元件相似，但MCR方案是用铁芯的过饱和段，系统电流严重失真，高次谐波严重超标，二者不能相提并论。如MCR方案加正弦滤波器去谐波，则投资比本实用新型要高的多；跟SVG相比，SVG用24组大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，价格是晶闸管的数十倍，再加上SVG用五电平以上的控制，总价格是本实用新型的十几倍。

附图说明