[发明专利]一种即插即用有源串联补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及电力补偿器技术领域，尤其涉及一种即插即用有源串联补偿器。

背景技术

随着经济发展，我国电力系统规模持续增长，也遇到许多技术问题。在电力系统中，如变压器、电动机等许多工作时需要励磁的设备都需要从电力系统中吸收感性无功功率来励磁工作的，还有输电线路具有分布电容，在电压下将产生容性无功功率，也就是说线路也要吸收感性无功。而发电机是唯一的有功电源，也是基本的无功电源。大量的无功设备接入电网将使得系统无功不足、功率因数降低、负载侧电压降低等，因此无功补偿装置应运而生。

早期的无功补偿采用并联电容器、调相机等方案，其中并联电抗器阻抗固定，无法动态跟踪负荷无功功率的变化，调相机损耗和噪音大，动态响应慢；因此一般都采用无级可调的电抗器和固定或分组投切的电容器支路并联，构成静止无功补偿装置SVC。可调电抗器是可实时调节电抗值的电抗器。在电力系统中串入可变电抗器可以调节电网电压，补偿无功，解决三相不平衡问题，限制短路电流，软启动，可以有效地解决出现的问题。

现有的可调电抗器大致可以分为如下几种：(1)机械式可调电抗器一般分为调匝式和调气隙式，即通过改变线圈匝数或铁芯的气隙长度来等效改变电抗值。其缺点是：调匝式不能连续调节，自动化水平低，换挡需停机；调节气隙式气隙设计精度低，调节范围有限，且噪声大。(2)直流磁控式可控电抗器，通过改变控制回路的控制电流的大小来改变铁芯的磁饱和度，进而改变电抗器的电感值，而且电抗器的容量可以连续调节。其优点就是结构与控制简单，控制部分容量小、成本低，缺点是谐波含量大，装置响应速度慢。(3)电力开关式可调电抗器，基于电力电子开关组成的逆变器调节和投切控制，高压实现受到管子容量局限，存在谐波，可靠性低。比如UPFC、UPQC、DVR，逆变器产生的谐波通过变压器时产生很大的谐波损耗。(4)交流磁控式电抗器，通过附加绕组产生反方向磁通来改变电抗器中的磁通，从而改变铁芯的磁阻，达到改变电抗器电感值的目的。本发明中串联补偿器的原理可以看成是交流磁控式电抗器，其突出优点是既可以平滑调节电抗器的阻值从而调节功率，而且工作电流中的高次谐波含量又低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种即插即用有源串联补偿器，旨在解决现有的补偿器调节范围小、响应速度慢等问题。

本发明提供了一种单相制的即插即用有源串联补偿器，包括：电压检测单元、控制单元和特制互感器单元；电压检测单元包括电压互感器，电压互感器的输入端并联连接在所述特制互感器单元的一次侧两端，电压互感器的输出端连接至所述控制单元的输入端，电压互感器用于检测并输出所述特制互感器单元一次侧的电压；控制单元包括电压增益电路和电压发生电路，电压增益电路的输入端作为控制单元的输入端，电压发生电路的输入端与所述电压增益电路的输出端连接，电压发生电路的输出端与特制互感器单元的二次侧两端连接，电压增益电路用于将接收的电压检测单元的输入信号进行放大后作为电压发生电路的参考信号，电压发生电路用于根据所述参考信号产生一个电压源并将所述电压源施加至所述特制互感器单元的二次侧；特制互感器单元的一次侧作为电网线或母排的一部分，所述特制互感器用于接入电网和负载之间，从而实现即插即用的功能。

更进一步地，电压发生电路采用电力电子逆变器。

更进一步地，特制互感器单元中一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比k＝W₁/W₂，其中，W₁为一次侧绕组的匝数，W₂为二次侧绕组的匝数，W₂大于W₁。

更进一步地，特制互感器单元的电感L＝W₁²μA/l，μ为铁芯的磁导率，A为铁芯截面积，l为平均磁路长度，W₁为一次侧绕组的匝数。

更进一步地，特制互感器单元的铁芯为细长圆柱状或长方体状。

本发明还提供了一种三相四线制的有源串联补偿器，应用于三相四线制电力系统，三相四线制电力系统包括接入电网和负载，三相四线制的有源串联补偿器包括三组如上述的单相制的有源串联补偿器，其中的三组电压发生电路合并采用三相电力电子逆变器实现，三组电压互感器、电压增益电路和特制互感器单元相互独立。