[实用新型]一种静止无功发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电网电能质量管理技术领域，具体涉及一种静止无功发生器。

背景技术

电能是社会经济发展的重要物质保证，由于大量非线性和冲击性负荷接入电网，所产生的电能质量问题严重威胁着整个电网和各供用电设备的安全稳定运行。目前我国最新的五项电能质量国家标准包括：供电电压偏差、电压波动和闪变、电力系统频率偏差、三相电压不平衡、公用电网间谐波。这些标准的发布对谐波抑制和无功补偿设备的设计提供了可靠的依据和参考。

伴随着电力用户对电能质量的要求越来越高，对于电能质量治理设备而言往往需要对谐波无功甚至负序同时进行补偿。采用无源装置治理谐波和补偿无功是目前应用的主流，但无源补偿只能考虑除特定次数的谐波，易与电网发生谐振、体积大、损耗大、无功功率只能分级补偿，不仅补偿速度慢、冲击大、补偿精度低，还容易发生过补和欠补，智能性很差。在现代电网中，电压波动、无功不足、谐波超限、三相不平衡的电能质量问题会同时存在，需要不同类型的治理和控制手段加以解决。有源补偿设备因为其优越的补偿性能得到越来越多的应用。

有源补偿又分为有源电力滤波器(APF)和静止无功发生器(SVG)，大多数情况下分别用来补偿电网中的谐波和无功功率，即使是用来综合补偿也是采用基波无功功率和所有谐波的补偿形式。有源补偿装置的容量相对都是有限的，在装置容量受限的情况下不能很好的进行有目的、有重点的补偿，不能充分考虑装置容量的合理分配，往往装置达不到最优的补偿效果，同时对于不同工况的适应性也有限。根据有源补偿的控制方式，电网侧功率因数可达0.98以上，这在一定程度上会抬高电网侧电压幅值，对电气设备产生不利影响。此外，用电负荷的不确定性，导致已安装的补偿设备不能很好的达到补偿效果，需要二次投入，增加了治理费用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种静止无功发生器，用以解决现电网中有源补偿中无功功率、谐波和负序不平衡只能分别补偿，以及不能充分考虑装置容量的合理分配等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种静止无功发生器，所述静止无功发生器包括电抗器、三相电压型PWM变流器、驱动电路、控制器、以及上位机和与人机接口；

所述电抗器用于储能和滤除高频开关纹波电流，所述电抗器的原边与电网相连接，副边与所述三相电压型PWM变流器相连；

所述三相电压型PWM整流器的交流侧与所述电抗器连接，直流侧连接储能电容，所述储能电容储存了经所述三相电压型PWM整流器产生的直流能量；

所述驱动电路接受所述控制器发出的控制信号，驱动所述三相电压型PWM变流器的半导体功率器件；

所述控制器采集所述三相电压型PWM变流器的直流电压值，以及电网侧三相电压、三相电流值，分析处理后发送驱动指令给所述驱动电路，同时，所述控制器将采集的电压电流值发送给所述上位机与人机接口，接受所述上位机与人机接口发送的指令。

进一步地，所述三相电压型PWM整流器由绝缘栅双极晶体管构成，利用电压空间矢量调制技术驱动所述绝缘栅双极晶体管产生补偿电流波形。

进一步地，所述三相电压型PWM整流器采用三相全控桥拓扑形式。

进一步地，所述上位机与人机接口为工控机、PLC或显示屏。

本实用新型还提供一种基于静止无功发生器的多目标容量协调控制方法，具体地，所述协调控制方法包括如下步骤：

步骤1.采集电网电压信号、负载电流信号、静止无功发生器电流信号；

步骤2.计算所述电网电压的锁相环角度；

步骤3.提取所述负载电流的无功分量、谐波分量和负序分量，计算所述负载的功率因数PF，确定母线电压下限；

步骤4.提取静止无功发生器的无功分量、谐波分量、负序分量；

步骤5.根据无功优先原则，当所述功率因数PF<0.92时，补偿无功功率使所述负载的功率因数PF大于等于0.92；

步骤6.当母线电压小于所述母线电压下限时，补偿无功功率，使得母线电压不小于所述母线电压下限；

步骤7.判断负载侧5、7、11次电流谐波是否超国标，若超过国家标准，则补偿所述负载侧的5、7、11次电流谐波；

步骤8.判断三相电流不平衡度是否超国标，若超过国家标准，则补偿所述负载的负序电流。

进一步地，所述步骤5和步骤6中补偿无功功率的具体方法如下：