[发明专利]一种无直流储能单元的三相无功补偿装置

说明书

本发明公开了一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。本发明无需直流储能单元，使用的电容均为交流电容，整个装置可靠性高、寿命长、易模块化制造且性价比高。

技术领域

本发明涉及电力系统的无功补偿技术，具体涉及一种无直流储能单元的三相无功补偿装置。

背景技术

随着经济的快速发展，无功功率已经成为电力系统中一个重要的物理量，大多数网络元件以及负载都需要消耗无功功率，这些无功通过发电机提供并且实现长距离的传送显然是不合理的，甚至是不可能的，合理的方法是在需要消耗无功功率的地方设置无功补偿装置，向电网吸收(或发出)无功。

对于无功补偿装置，最早的是同步调相机和固定电容器组(Fixed CapacitorBank,FC)。随着电力电子技术的发展，由FC和晶闸管相控电抗器(Thyristor ControlledReactor,TCR)组成的静态无功补偿器(Static VAR Compensator,SVC)，由于其能动态的调节补偿的无功，价格也不太高，已经在电网中得到了大量的应用。此外，还有基于DC/AC变换器的静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)，相比SVC虽然能够提供更少谐波更迅速的动态无功补偿，但其维护费用的很大一部分用于定期更换其位于直流侧的电解电容器，其可靠性在很大程度上受开关器件和直流侧电解电容器的影响，开关器件或直流侧电解电容器的损坏很可能导致装置无法运行而完全失去补偿效果。交流电容的寿命比直流电解电容要长很多，如果能使用直接AC-AC变换器插在交流电容器与电网之间，采用适当的调制和控制策略，使得电网侧能得到可控的无功电流，在AC-AC变换器发生故障时直接将交流电容器接入电网实现基本的无功补偿功能，那么这样的装置无疑具有更低的成本和更高的可靠性，且可以基于已经大量使用的无功补偿电容器，具有广阔的市场前景。

目前的新型静止无功补偿器研究都是基于降压型交交变换器展开，研究内容单一，而且在无功补偿电容器确定的情况下，其提供的无功补偿电流调节范围较小；尽管有着基于推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，但其所用功率开关管数量较多，增大了装置体积，增加了控制的复杂性，不易模块化制造，因而新型无功补偿拓扑的引入、无功功率调节范围的扩大以及相应的控制技术等方面都有待深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无直流储能单元的三相无功补偿装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。

与现有的三相无功补偿器相比，本发明的显著优点为：(1)相对于传统基于DC/AC逆变器拓扑的静止无功补偿器，本发明无需直流储能单元，使用的电容均为交流电容，整个装置可靠性高、寿命长、易模块化制造且性价比高；(2)相对于基于推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，本发明的三相无功补偿装置不仅只需一半数量的IGBT管，而且可用于各种电压等级的电网中，除此之外，其提供的容性无功功率调节范围大大提高；(3)在基于反激式交交变换器的静止无功补偿器中，变压器的漏感使得产生的无功补偿电流严重畸变，而本发明的三相无功补偿装置无需变压器，其产生的容性无功电流波形质量大大改善。

附图说明