单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器制造技术

本发明专利技术公开了一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，包括硬件电路模块、测量和滤波模块以及控制系统模块，其中硬件电路模块包括一组反向并联的晶闸管、一组电抗器、电容器和电阻器，彼此以串联形式连接，能够向电网系统注入可连续调节的无功功率，以改善系统的运行电压水平和提高系统的稳定性。测量和滤波模块用于对系统的电压和电流进行采样并且滤波，将结果输出到控制系统模块用以调节。控制系统模块则能够根据测量和滤波模块得出的反馈值对硬件电路模块进行控制，使硬件电路能够输出所期望的无功功率。本发明专利技术能够实现容性无功功率的连续调节，不需要无功对消，减少无功浪费；使用的电感较小，电容较大，能够有效减少体积，减少投资成本。

Thyristor controlled capacitor with single phase reactive power and continuous regulation

The invention discloses a thyristor single phase reactive power adjustable control capacitor, including hardware circuit module, measuring and filtering module and control module of the system, the hardware circuit of thyristor module includes a set of reverse parallel tube, a set of reactors, capacitors and resistors are connected in series, each other. To the power system reactive power injection can be adjusted continuously, in order to improve the operating voltage level of the system and improve the system stability. The measurement and filtering module is used for sampling and filtering the voltage and current of the system, and outputting the result to the control system module to adjust. The control system module can control the hardware circuit module according to the feedback value of the measurement and filter module, so that the hardware circuit can output the desired reactive power. The invention can realize the continuous adjustment of the capacitive reactive power, the reactive power cancellation is not needed, the reactive power is reduced, the inductance is small, the capacity is large, the volume can be effectively reduced, and the investment cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压电网无功补偿的
，特别涉及一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器。
技术介绍
无功功率对供电系统和负荷的运行是十分重要的，电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，即为了输送有功功率，就要要求送电端和受电端的电压有相位差，为了输送无功功率，就要要求两端电压有幅值差，大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载需要消耗无功功率，无功补偿的主要作用是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量。传统无功补偿装置有两种：a)并联电容器，又称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗，但缺点是补偿容量的大小不可调，并且随着并联电压的下降，补偿效果会变差。b)同步调相机，是特殊运行状态下的同步电机，可视为不带有功负荷的同步发电机或是一种不带机械负载的同步发电机。它可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的需要来调节。当它过励磁运行时，将向电网发出无功功率；欠励磁运行时，将从电网吸收无功功率。同步调相机一般装设自动调节励磁装置，能自动地在电网电压降低时增加输出无功以维持电压，在有强励装置时，在电网故障情况下也能调整系统电压保证继电保护装置的正确动作，有利于系统稳定运行，但缺点是响应速度慢，噪音大，损耗大，技术陈旧，现属于淘汰技术。由于传统的电容无功补偿装置其阻抗是固定的，不能跟踪负载无功需求的变化，也就是无法实现对无功功率的动态补偿，而随着电力系统的发展，对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。如今，随着电力电子技术在电力系统的应用，将使用晶闸管的静止无功补偿装置推上了电力系统无功功率控制的舞台，新型的无功补偿装置得到广泛的应用。SVC—静止无功补偿器，是目前世界上电力系统中应用最多、最为成熟的一类并联补偿设备,它也是一类应用较早的FACTS设备。IEEE将静止无功补偿器(StaticVarCompensator，SVC)定义为一种并联型的静止无功发生器或吸收器，其输出可以调节，以交换容性或者感性电流，从而维持或者控制电力系统中的某些特定参数(一般为母线电压)。常用的SVC有以下几种形式：饱和电抗器型(SR)、晶闸管投切电容器型(TSC)、固定电容&晶闸管控制电抗器型(FC&TCR)、机械投切电容器&晶闸管控制电抗器型(MSC&TCR)以及晶闸管投切电容器&晶闸管控制电抗器型(TSC&TCR)，由于其具有优良的性能，所以近20多年来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定的增长，已占据了精致武功补偿装置的主导地位。虽然通过TCR、TSC、MSC以及FC的不同组合，能够实现从容性无功到感性无功的全范围内连续调节，但其容性无功可连续调节的本质，是通过可连续调节的感性无功，再叠加上一定容量、大小固定的容性无功，其对应的无功功率是电容器与电抗器无功功率对消后的净无功功率。因此，当要求补偿器的补偿范围能延伸到容性和感性无功功率两个领域时，电抗器的容量必须大于电容器的容量。此外，当补偿器工作在吸收很小的容性或感性无功功率的状态是，其电抗器和电容器中实际上都已经吸收了很大的无功功率，都有很大的电流流过，只是相互对消而已。因此，无论是TCR+FC或者TCR+TSC等方式都会造成巨大的浪费，大大增加了投资成本。
技术实现思路
针对上述现有无功补偿装置存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，该种装置通过调节不同的触发延迟角，来连续地调节电容器的输出无功功率，达到连续调节无功补偿功率的目的。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，所述晶闸管控制电容器包括硬件电路模块、测量和滤波模块以及控制系统模块，其中，所述硬件电路模块包括一组反向并联的晶闸管、电抗器、电容器和电阻器，彼此以串联形式连接，然后一端并联到电网系统上，另一端接地，能够向电网系统注入可连续调节的无功功率，改善电网系统的运行电压水平和提高电网系统的稳定性；所述测量和滤波模块用于对电网系统的电压和电流进行采样并且滤波，将结果输出到所述控制系统模块用以调节；所述控制系统模块用于根据所述测量和滤波模块得出的反馈值以及给定输入量的大小，产生相应的晶闸管触发延迟角，对所述硬件电路模块进行控制以调节所述晶闸管控制电容器吸收的无功功率，使所述硬件电路能够输出所期望的无功功率。进一步地，所述测量和滤波模块包括电压采集通道和电流采集通道，其中，所述电压采集通道包括电压互感器、带阻滤波器、低通滤波器，其中，所述电压传感器采集电网系统的高电压并按比例关系变换成标准二次电压，然后依次输出到带阻滤波器和低通滤波器完成信号滤波；所述电流采集通道包括电流互感器、带阻滤波器、低通滤波器，其中，所述电流传感器采集电网系统的大电流并按比例关系变换成标准二次电流，然后依次输出到带阻滤波器和低通滤波器完成信号滤波。进一步地，所述测量和滤波模块的输出为反映电网系统电压有效值大小的直流信号。进一步地，所述控制系统模块包括控制部分和触发部分，其中，所述控制部分包括DSP单元，采用电压闭环的负反馈控制方法，通过检测到的电网系统电压U与电网系统电压参考值Uref的比较，由其偏差来控制晶闸管控制电容器的运行，通过比例积分调节器改变偏差放大倍数以改变电压--电流特性的斜率，并输出至触发部分；所述触发部分包括线性化环节和触发电路，其中，所述线性化环节，位于所述触发部分输入端以及所述触发电路之间，用于补偿导通角与实际输出无功功率之间的非线性；所述触发电路用于产生触发延迟角的晶闸管触发脉冲。进一步地，所述控制部分引入补偿电流反馈Isvc，稳态时电压偏差为零，实现对电压的精确控制。进一步地，所述晶闸管控制电容器的动态特性和稳定性则由闭环系统的开环放大倍数和时间常数共同决定。进一步地，所述晶闸管控制电容器吸收的无功功率Q与触发延迟角α的关系式为:其中，为RLC阻抗的阻抗角,ci1为基波分量的傅里叶系数，Em为电源电压幅值。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、能够实现容性无功功率的连续调节，不需要无功对消，减少无功浪费；2、使用的电感较小，电容较大，能够有效减少体积，减少投资成本；3、流过电感和电容的电流较小，且大都为容性电流。附图说明图1是本专利技术中单相无功可连续调节的晶闸管控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，其特征在于，所述晶闸管控制电容器包括硬件电路模块、测量和滤波模块以及控制系统模块，其中，所述硬件电路模块包括一组反向并联的晶闸管、电抗器、电容器和电阻器，彼此以串联形式连接，然后一端并联到电网系统上，另一端接地，能够向电网系统注入可连续调节的无功功率，改善电网系统的运行电压水平和提高电网系统的稳定性；所述测量和滤波模块用于对电网系统的电压和电流进行采样并且滤波，将结果输出到所述控制系统模块用以调节；所述控制系统模块用于根据所述测量和滤波模块得出的反馈值以及给定输入量的大小，产生相应的晶闸管触发延迟角，对所述硬件电路模块进行控制以调节所述晶闸管控制电容器吸收的无功功率，使所述硬件电路能够输出所期望的无功功率。

【技术特征摘要】
1.一种单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，其特征在于，所述晶
闸管控制电容器包括硬件电路模块、测量和滤波模块以及控制系统模块，其中，
所述硬件电路模块包括一组反向并联的晶闸管、电抗器、电容器和电阻器，
彼此以串联形式连接，然后一端并联到电网系统上，另一端接地，能够向电网
系统注入可连续调节的无功功率，改善电网系统的运行电压水平和提高电网系
统的稳定性；
所述测量和滤波模块用于对电网系统的电压和电流进行采样并且滤波，将
结果输出到所述控制系统模块用以调节；
所述控制系统模块用于根据所述测量和滤波模块得出的反馈值以及给定
输入量的大小，产生相应的晶闸管触发延迟角，对所述硬件电路模块进行控制
以调节所述晶闸管控制电容器吸收的无功功率，使所述硬件电路能够输出所期
望的无功功率。
2.根据权利要求1所述的单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，其
特征在于，
所述测量和滤波模块包括电压采集通道和电流采集通道，其中，
所述电压采集通道包括电压互感器、带阻滤波器、低通滤波器，其中，所
述电压传感器采集电网系统的高电压并按比例关系变换成标准二次电压，然后
依次输出到带阻滤波器和低通滤波器完成信号滤波；
所述电流采集通道包括电流互感器、带阻滤波器、低通滤波器，其中，所
述电流传感器采集电网系统的大电流并按比例关系变换成标准二次电流，然后
依次输出到带阻滤波器和低通滤波器完成信号滤波。
3.根据权利要求1所述的单相无功可连续调节的晶闸管控制电容器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾江，凌毓畅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44