[实用新型]大容量双桥结构的电能质量有源恢复系统

说明书

技术领域

本实用新型为电力电子技术领域的电气设备，用于35KV及以下电压等级，具有的电能质量提升、谐波滤波和动态无功补偿等功能。

技术背景  目前国内的有源滤波器单机容量小，功能单一，电网回馈大，不适于应用在1KV以上的高压系统。国内高压电力系统治理谐波大多采用高压静止无功补偿装置(SVC)等无源滤波补偿方式，具有谐振和过补偿危险，受限于电网瞬时负荷配置，不能准确滤波；而高压有源设备静止同步补偿器(STATCOM)等只具有动态无功补偿的功能，不具有滤谐波的功能。

发明内容

本实用新型的目的在于克服目前国内滤波补偿设备的缺点，提供一种兼具动态无功补偿和谐波治理功能的大容量双桥结构的有源滤波设备，不仅可应用于低压系统，还可以通过加装降压变压器应用于高压系统。其最大容量达1450KVar，可滤除50次之内的谐波，补偿响应时间为2ms，电流测量周期为20μs，补偿谐波和无功的比例可自由设定，具有232/485、以太网等多种通信方式。

此有源恢复系统的上述指标达到国际同类产品的领先水平，可以解决下面的电能质量问题：谐波，间谐波；无功补偿；电压闪变，骤降；三相不平衡。可以补偿任何负载类型、35KV以下电压等级的三相电网，显著改善电能质量。

本实用新型的目的可通过以下的设计来实现：

主电路设计：主电路为双桥结构，由两组全桥逆变电路并联而成；双桥电路结构完全对称，包括直流电容预充电电路、逆变器、无源阻容(RC)涟波滤波器、输出电抗器及保护电路。双桥结构的作用是增大容量并减少高频涟波电流。

此有源恢复系统安装于机柜内，柜体结构设计：880Kvar以上容量的设备，由逆变柜、输出柜、控制柜3部分并排放置组成；880Kvar以下容量的设备，由逆变输出柜、控制柜2部分并排放置组成。

控制策略：由数字信号处理器(DSP)控制电路实现设备的控制功能，是带有电流控制内环无需电压传感器的分级控制；电流控制器在控制系统的每个采样周期设置电压型逆变器的输出电压，以得到线电流的参考值；适应型全数字PI电压控制器使直流电压值基本恒定；直流电压控制器的输出信号决定了电网负荷的有功电流值和设备的功耗；补偿的无功电流由控制单元的无功功率和谐波估计模块计算。

通过控制策略来实现对双桥主电路的驱动控制，使逆变器产生随着电网中的谐波动态变化的补偿电流，以实现恢复电能质量的目的。

附图说明

图1是本实用新型的主电路结构单线图；图2为柜体结构图。图3为控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型大容量双桥结构电能质量有源恢复系统的具体实施方式。

图1所示的主电路采用双桥的结构，其中QF0为主断路器；QF1和QF2为两个逆变桥的断路器，QF3为涟波滤波回路的接触器；KM1和KM2为两个逆变桥的接触器；KA11和KA12为直流电容充电回路的继电器，KA3为涟波滤波回路的继电器；FA11~FA13和FA21~FA23为两个逆变桥的熔断器；C为直流电容器；L1和L2为输出电抗器。

图2所示为880Kvar以上容量的柜体结构，其中逆变柜内为1-两组直流电容和逆变器；输出柜内包括2-输出电抗器，3-涟波滤波器的电容和电阻，4-预充电电阻；控制柜内包括5-控制器的控制电路和开关，6-两组逆变桥接触器，7-风扇电源，8-主断路器，9-涟波滤波器的接触器。

图3所示的控制系统采用闭环控制，电流控制环的控制值是电源侧电流，是负载侧测量电流和双桥电流之和；这两个三相电流相加后转换为两相信号i_Sα、i_Sβ；通过锁相环得到的实现从向量i_d，q^ref到向量i_1α，β的转换。两组全桥逆变电路的开关顺序通过滑动方式控制器来选择；两个脉冲控制器的输出信号u_Wα、u_Wβ为电压向量，通过锁相环检测电压向量的相位。