本发明专利技术公开了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，包括串联连接的交流电源、旁路开关支路及电流补充支路，旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器和开关，电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC换流器，交流电源的正极与交流可变电容器的正极连接，交流可变电容器的负极与电流补充支路的正极连接，电流补充支路的负极与交流电源的负极连接，负载并联连接在电流补充支路的两端，负载的正极连接电流补充支路的正极，负载的负极连接电流补充支路的负极。本发明专利技术实施通过可变电容器实现无功补偿提高功率因素，并通过光伏模块实现有功补偿提高负载电压，从而提高供电质量，成本低，可广泛应用于电力系统。可广泛应用于电力系统。可广泛应用于电力系统。
【技术实现步骤摘要】
基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法
[0001]本专利技术涉及电力系统，尤其涉及一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]配电网是电力系统承担电力分配、传输的重要环节，同时也是直接连接用户的供电环节。我国低压配电网主要采用放射式网络结构，整体上的特点是：线路长、电阻与电抗比值大、负荷变化快及无功补偿配置不足，进而导致线路损耗大及部分地区电压偏低等。因而，经常会出现配电馈线末端用户的感应电动机或照明光管无法正常起动，给用户的正常生产和生活用电带来很大影响。
[0003]目前，在解决配电网低电压问题方面，国内外学者和电力企业开展了大量研究和工程实践，采取的主要措施有:增加变压器和线路容量，采用有载调压变压器，增加无功补偿和三相不平衡补偿装置、串联调压器等。这些方法取得了一定的治理效果，但在经济性和补偿性能方面还有较大不足。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的是提供一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统及其控制方法，通过可变电容器实现无功补偿提高功率因素，并通过光伏模块实现有功补偿提高负载电压，从而提高供电质量，成本低。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，包括串联连接的交流电源、旁路开关支路及电流补充支路，所述旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器和开关，所述电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC换流器，所述交流电源的正极与所述交流可变电容器的正极连接，所述交流可变电容器的负极与所述电流补充支路的正极连接，所述电流补充支路的负极与所述交流电源的负极连接，负载并联连接在所述电流补充支路的两端，负载的正极连接所述电流补充支路的正极，负载的负极连接所述电流补充支路的负极。
[0006]可选地，所述交流可变电容器包括4个H桥连接的结缘栅极双极晶体管。
[0007]可选地，所述交流可变电容器还包括若干个并联连接的电容，所述电容并联连接在H桥两端。
[0008]可选地，所述电容为直流电容。
[0009]可选地，所述光伏模块包括光伏板和最大功率点跟踪控制器，所述光伏板经过所述最大功率点跟踪控制器与所述DC/AC换流器串联。
[0010]可选地，所述光伏模块还包括储能电池和双向DC/DC换流器，所述储能电池经过所述双向DC/DC换流器与所述光伏板和所述最大功率点跟踪控制器并联连接。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统的控制方法，包括：
[0012]以交流电源的电压相位为参考，采用同步相移控制，通过预设的触发角调节可变电容器两端电压以调节可变电容器两端电容；
[0013]当检测到负载两端电压小于预设值，控制DC/AC换流器导通。
[0014]可选地，控制方法还包括：
[0015]当外部阳光充足，储能电池为未充满状态，控制双向DC/DC换流器导通以使光伏板为储能电池充电以及经过DC/AC换流器为负载提供电能；
[0016]当外部阳光不足或负载超过预设负载，控制双向DC/DC换流器导通以使储能电池经过DC/AC换流器为负载提供电能。
[0017]实施本专利技术实施例包括以下有益效果：本专利技术实施例通过交流可变电容器根据系统实时功率因素调节电容大小，实现能量转换，以通过无功补偿提高功率因素；通过光伏模块和DC/AC换流器为电压过低的负载注入交流电流和有功功率，以提高负载电压；从而提高供电质量，成本低。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的一种配电网电压电流向量图；
[0020]图3是本专利技术实施例提供的一种交流可变电容器的拓扑结构框图；
[0021]图4是本专利技术实施例提供的几种交流可变电容器的工作模式图；
[0022]图5是本专利技术实施例提供的一种交流可变电容器可变范围与并联储能电容个数的关系图；
[0023]图6是本专利技术实施例提供的一种光伏模块的换流结构框图；
[0024]图7是本专利技术实施例提供的一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统的控制方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0026]在电力系统中，电力用户由于大量采用感应电动机和其他电感性用电设备，除吸收系统的有功功率外，还需要电力系统供给大量无功功率。这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换，又造成电网的功率损失，使电网功率因数下降。这不但降低了发、供电设备的出力，造成电网电压的波动，也增加了电能损耗。如果用户负荷所需的无功功率包括变压器的无功功率损耗都能合理补偿，线损就可以大为降低，电压质量也相应得到改善。无功补偿可以减少电网无功功率的传输，降低设备上的电能损耗，改善供电电压质量，是一项经济效益和社会效益俱佳的技术措施。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，包括串联连接的交流电源VC、旁路开关支路及电流补充支路，所述旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器C和开关K，所述电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC
换流器，所述交流电源VC的正极与所述交流可变电容器C的正极连接，所述交流可变电容器C的负极与所述电流补充支路的正极连接，所述电流补充支路的负极与所述交流电源的负极连接，电阻R和电感L组成阻感性负载，负载并联连接在所述电流补充支路的两端，负载的正极连接所述电流补充支路的正极，负载的负极连接所述电流补充支路的负极。
[0028]基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统的工作原理如下，结合图1及图2，U为交流电源两侧的电压，I为交流电源两侧的电流，Uc为交流可变电容器两侧的电压；U
RL
为阻感负载两侧电压，U
′
RL
为调整后阻感负载两侧的电压。在低压配电网中，常常会出现负载电压低，系统功率因素较低的情况，图2(a)所示为这种情况下的电压电流相序图。针对此问题，本申请提出利用交流可变电容器作为系统的无功补偿，从而提高功率因素，利用光伏电池板为系统注入额外电流，从而可以来提高负载两端电压，在应用所提出系统后，在配电网端的电压电流向量图如图2(b)所示。
[0029]可选地，所述交流可变电容器包括4个H桥连接的结缘栅极双极晶体管。
[0030]可选地，所述交流可变电容器还包括若干个并联连接的电容，所述电容并联连接在H桥两端。
[0031]可选地，所述电容为直流电容。
[0032]具体地，如图3所示，交流可变电容器包括绝缘栅极双极晶体管S1、S2、S3和S本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，其特征在于，包括串联连接的交流电源、旁路开关支路及电流补充支路，所述旁路开关支路包括并联连接的交流可变电容器和开关，所述电流补充支路包括串联连接的光伏模块和DC/AC换流器，所述交流电源的正极与所述交流可变电容器的正极连接，所述交流可变电容器的负极与所述电流补充支路的正极连接，所述电流补充支路的负极与所述交流电源的负极连接，负载并联连接在所述电流补充支路的两端，负载的正极连接所述电流补充支路的正极，负载的负极连接所述电流补充支路的负极。2.根据权利要求1所述的基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，其特征在于，所述交流可变电容器包括4个H桥连接的结缘栅极双极晶体管。3.根据权利要求2所述的基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，其特征在于，所述交流可变电容器还包括若干个并联连接的电容，所述电容并联连接在H桥两端。4.根据权利要求3所述的基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，其特征在于，所述电容为直流电容。5.根据权利要求1所述的基于可变电容器的配电网无功有功补偿系统，其特征在于，所述光伏模块包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张际，熊学斌，周大兵，魏业文，聂俊波，
申请(专利权)人：湖北唐人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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