[发明专利]基于逆阻型IGBT的PWM控制电容型SVC补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的无功补偿方法，具体地说是一种基于逆阻型IGBT的PWM控制电容型SVC补偿方法。

背景技术

随着工业的发展，精密仪器的大量使用，电力系统的电压质量越来越受到重视。在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重要的指标。为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关，而电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制。在没有无功发生器的前提下，系统中无功功率主要由发电机提供，然而系统稳定的无功会被工业和生活中占有很大比例的感性负载所消耗，因此要维持用户端与系统侧PCC点的电压稳定就必须在消耗无功功率的地方产生无功功率，即无功补偿。

无功补偿的作用主要有如下几点：

1、提高供用电系统和负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。

2、稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离的输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。

3、在三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。

早期电力系统常用的动态无功补偿装置只有调相机，调相机实质上是专门用来产生无功功率的同步电动机，但是调相机运行和发电机一样属于旋转设备，有复杂的油、水系统，运行中损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求，它亦不适用于太大或太小容量的无功功率补偿；到上世纪70年代，由于晶闸管等电力电子器件的出现，出现了基于晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)，但基于晶闸管控制技术的的无功补偿装置(SVC)只能连续地调节感性无功，不能连续调节容性无功；到80年代以来，随着电力电子技术的发展，出现了基于自换相变流电路的静止无功补偿装置(STATCOM)，STATCOM能够连续的吸收或发出无功，但由于其控制部分复杂且装置成本较高，所以也未被广泛应用。下表列出了基于现有无功补偿技术研发出来的无功补偿装置优缺点。

因此，寻求一种响应速度快、控制简单、既能连续发出无功又能连续吸收无功的补偿方法是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于逆阻型IGBT的PWM控制电容型SVC补偿方法，以达到快速响应、控制简单、既能连续发出无功又能连续吸收无功的目的。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于逆阻型IGBT的PWM控制电容型SVC补偿方法，其特征在于：电网系统主电路三相中的每一相包括一连续调容装置和一与其并联的定值电感，所述的连续调容装置包括两个双向开关，每个双向开关均由两个逆阻型IGBT开关反向并联而成，两个双向开关各串联一定值电容后并联，然后再与一限流电感串联，逆阻型IGBT开关(简称RB-IGBT)的频率在10kHz以上。

由于本发明基于交流输电系统，因此开关电路需采用双向导通的开关组合电路，常规的IGBT内部集电极和发射极两端都反并联了一个续流二极管，IGBT的开断与否对整个电路没有影响，因为不管IGBT是否触发导通，电流都可以通过续流二极管流通，而逆阻型IGBT开关内部没有并联续流二极管，故避免了此种情况的发生。

本发明的补偿步骤如下：1)通过数据采集装置采集电网系统的电压、电流信号；2)通过功率计算模块计算电网系统所需补偿的无功功率大小；3)所述的无功功率通过A/D转换器由模拟信号转换成数字信号，该数字信号输入PLC控制器中，通过PLC控制器计算触发所需脉冲占空比大小；4)通过脉冲输出模块输出脉冲信号给逆阻型IGBT开关的驱动电路；5)所述连续调容装置的等效电容大小的计算公式为式中C₁、C₂表示上述的两个定值电容的大小，K表示上述脉冲占空比的大小，从上式得出，通过调节脉冲占空比的大小能实现连续调节主电路三相中每一相连续调容装置的等效电容，从而达到调节无功功率的目的。

所述的等效电容C在C₁、C₂中一个较小值与C₁+C₂之间连续变化。

本发明具有的有益效果：1)本发明通过采集到的系统侧电压、电流信号，确定系统所需补偿的无功容量，根据等效电容与触发脉冲占空比的关系，通过计算得出此时触发脉冲占空比，控制方法相对STATCOM装置的补偿原理来说简单很多，具有很好应用前景。