基于旋转移相变压器的电压源型动态无功补偿器拓扑电路制造技术

本发明专利技术公开了属于配电网无功补偿领域的一种基于旋转移相变压器(Rotary Phase ShiftingTransformer,RPST)的电压源型动态无功补偿器拓扑电路，所述单相或三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路主要包括串联电感、双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件、并联补偿电容，所构成得单相或三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路，通过单相或三相双RPST合成幅值和相位均连续可调的电压矢量，调节补偿电容器两侧电压，从而实现无功功率的连续、双向的补偿，具有易高电压化、大容量、低谐波、易运维、低成本、强抗冲击能力等优势，并且对于单方向补偿感性负荷的情形装备的性价比更高。向补偿感性负荷的情形装备的性价比更高。

【技术实现步骤摘要】
Transformer,RPST) 的单相或三相电压源型动态无功补偿器(Voltage Source Dynamic Var Compensator,VS
‑
DVC) 拓扑电路，其根据电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的工作原理以及RPST 的移相调压机理实现连续、双向无功补偿。其基本思想是将VS
‑
DVC并联在无功补偿点提供补偿电流，经过对电容两侧电压幅值的调节，连续改变补偿电流的大小和方向，可实现对负荷无功电流的全补偿。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是根据RPST的移相调压原理实现电容两侧电压连续可调，进而连续调节补偿电流的大小和方向。其基本结构包括：串联电感、双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件和并联补偿电容。具体技术方法是：两台RPST 的转子绕组作为一次绕组并联，经串联电感接入并联补偿点，RPST的定子绕组作为二次绕组串联后接在补偿电容两侧。通过调节RPST的一、二次绕组的相对位置角可以改变输出电压对输入电压的相位差，两台RPST的输出电压幅值相近，相位取决于各自一、二次绕组的相对位置角，只需在0
°
～
±
90
°
范围内调节相对位置角，就可以实现电容两侧电压幅值在 0～2U
2N
范围内连续可调，进而改变补偿电流的幅值和方向。当电容两侧电压幅值较大，电容发出的无功功率大于电感吸收的无功功率，VS
‑
DVC的网侧特性呈容性；当电容两侧幅值较小，电感吸收的无功功率大于电容发出的无功功率，VS
‑
DVC的网侧特性呈感性。因此， VS
‑
DVC可实现无功功率连续、双向补偿，满足新型配电网对无功补偿设备精准补偿、成本经济、易运维、抗冲击性强和耐受性好等要求。由于VS
‑
DVC的网侧特性主要取决于电容两侧电压，只需改变补偿电容的大小，就可以改变VS
‑
DVC发出无功功率的额定范围，因此 VS
‑
DVC以发出无功功率为主，特别适用于补偿感性负荷且补偿范围灵活可变。
[0010]与配电系统中使用最多的SVC相比，采用VS
‑
DVC不仅可以有效地解决TSC分级调节带来的诸多问题，可实现TSC无法做到的全补偿，也不会向配电网额外注入谐波，影响整个系统的供电质量。与快速响应型无功补偿装置STATCOM相比，VS
‑
DVC用两台RPST 代替STATCOM中的功率开关管桥路，在同样实现全补偿的基础上，降低了电力电子器件的投资成本，无需考虑电力电子器件的耐压问题，易高电压、大容量化、耐受性好，可在新型配电网中大范围推广使用。与级联H桥STATCOM和MMC
‑
STATCOM相比，在同样实现高电压、大容量和精准补偿的基础上，极大地降低了整个设备的投资成本，也无需复杂的控制方法，具有良好的发展前景。
附图说明
[0011]图1为基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路较佳实施例的电气系统应用示意图。
[0012]图2为基于RPST的三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路较佳实施例的电气系统应用示意图。
[0013]图3为基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气原理示意图。
[0014]图4为基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气接线示意图。
[0015]图5为基于RPST的三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气原理示意图。
[0016]图6为基于RPST的三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气接线示意图。
具体实施方式
[0017]本专利技术提供一种基于RPST的电压源型动态无功补偿器拓扑电路，所述电压源型动态无功补偿器拓扑电路主要包括串联电感、双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件和并联补偿电容，具体应用时可分为单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路和三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路。
[0018]所述双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件，主要包括一次绕组、一次铁心磁路、二次绕组和二次铁心磁路。两台RPST一次绕组并联后经串联电感接入电网的无功补偿点，利用电磁感应原理，调节一次绕组与二次绕组之间的相对位置角，可实现输出电压相位相对于输入电压相位的连续调节而不改变电压幅值，将两台RPST二次绕组串联，利用矢量合成原理，即可实现对二次侧电压幅值及相位的连续调节，进而改变补偿无功功率的大小和方向。
[0019]所述单相或三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路，其特征在于计及内阻抗的配电系统等值电源输出电压直接与负荷相连，选取等值电源出口为并联无功补偿点，将单相或三相电压源型动态无功补偿器接入补偿点，单相电压源型动态无功补偿器提供补偿电流补偿负荷侧电流中的无功分量，使得电源侧电流与电源电压保持同相位，维持电源侧A相功率因数为设定值。三相电压源型动态无功补偿器提供补偿电流补偿负荷侧电流中的无功分量，使得电源侧电流分别与电源电压保持同相位，维持电源侧功率因数为设定值。
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术予以进一步说明。
[0021]实施例1基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路：
[0022]图1所示的基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器并联接入单相配电线路中，适合补偿单相非线性负荷用户造成的无功功率缺额，可以实现用户端就地补偿无功功率，减少配电线路上无功功率流动，也可以减少因单相负荷造成的三相不平衡情况，能够有效降低配电网的线路损耗，提高配电网的传输能力和供电质量，有利于配电网的经济稳定运行。当线路末端接单相非线性负荷时，单相电压源型动态无功补偿器提供补偿电流补偿负荷电流中的无功分量，使得电源侧A相电压和电流始终保持同相位，单相电压源型动态无功补偿器在实际应用中更常工作在容性工况，补偿单相感性负荷。
[0023]图3所示基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气原理示意图，主要包括串联电感1、双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件2和并联补偿电容3。双 RPST移相变压器及其转子位置角调节部件2中两台单相RPST的一次绕组4并联，一端经串联电感1接于线路的火线A上，另一端接于零线N上，通过由一次铁心5、二次铁心6组成的主磁路及气隙实现一次绕组4与二次绕组7之间的电压和功率变换，将两台RPST的二次绕组串联后接于补偿电容3两侧。根据矢量合成原理，仅调节两台RPST的一、二次绕组的相对位置角8和9，就可以合成一个幅值和相位均连续可调的电压矢量，从而调节电容发出的无功功率，改变单相动态无功补偿器的网侧特性。因此，施加一定控制策略控制α1和α2，即可实现精准补偿单相非线性负荷特别是感性负荷所需无功。
[0024]图4所示为基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路的电气接线示意
图。双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件由两台单相RPST组成，两台单相RPS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转移相变压器(Rotary Phase Shifting Transformer,RPST)的电压源型动态无功补偿器拓扑电路，其特征在于，所述电压源型动态无功补偿器拓扑电路主要包括串联电感、双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件和并联补偿电容，根据具体应用场景可分为基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器和基于RPST的三相电压源型动态无功补偿器；所述双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件，主要包括两台旋转移相变压器RPST，RPST的一次绕组并联后经串联电感接入配电系统的无功补偿点，通过由一次铁心、二次铁心组成的主磁路及气隙实现一次绕组与二次绕组之间的电压和功率变换，调节一、二次绕组的相对位置角，实现输出电压相位相对于输入电压相位差的连续调节，RPST的二次绕组串联接在补偿电容两侧，根据矢量合成原理，合成一个幅值和相位均连续可调的电压矢量；所述基于RPST的单相或三相电压源型动态无功补偿器拓扑电路，其特征在于，考虑阻抗的配电网等值电源输出电压直接向单相或三相负荷供电，将单相或三相电压源型动态无功补偿器并联在电源出口，提供单相或三相电流补偿负荷线路上的无功电流，使电源侧电流和电压保持同相位，维持电源侧功率因数为设定值。2.根据权利要求1所述的基于RPST的单相电压源型动态无功补偿器拓扑电路，其特征在于，单相双RPST移相变压器及其转子位置角调节部件2中两台RPST的一次绕组4并联，经串联电感1并接于无功补偿点的火线上，通过一次铁心5、二次铁心6及其之间的气隙实现一次绕组4和二次绕组7之间的电压和功率变换，改变一、二次绕组的相对位置角，调节每台RPST输出电压对输入电压的相位差，两台RPST的二次绕组7串联后接于补偿电容3两端；实际补偿电容两侧所加电压为两台RPST输出电压的矢量和，根据矢量合成原则，每台RPST移相角只需要在0～
±
90
°
范围内调节，就可以得到一个幅值在0～2U
2N
之间，相位
‑
90～+90范围内连续可调的电压矢量。3.根据权利要求1所述的基于RPST的...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜湘武，郭燕，贾焦心，张波，曲伟，谷建成，
申请(专利权)人：保定友源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：