[发明专利]交流斩波式静止无功补偿滤波装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力滤波和无功功率补偿装置，尤其涉及一种交流斩波式静止无功补偿滤波装置。

背景技术

随着电力电子技术在工业中的广泛应用，电网的谐波污问题染日趋严重。加之原有很多电力用户因其工作特性导致的电压波动严重、高次谐波多、电网功率因数低。必须采用技术措施在抑制谐波污染的前提下提高功率因数，才能遏制日益严重的电网污染。

采用电力电子装置就近吞吐无功和吸收谐波源产生的谐波电流，是提高功率因数和抑制谐波污染的有效措施。目前，TCR型静止无功补偿器(SVC)被公认为无功补偿的最佳装备，它以其响应快的特点有效解决了电压波动问题，通过在并联电容器上串联小的调谐电抗器组成单调谐无源滤波器FC，提供固定容性无功的同时滤除固定次谐波，再用晶闸管控制电抗器TCR提供的感性实施动态无功调节。由于这种方案要求TCR提供的最大感性无功必须大于固定容性无功，因此造成电抗器庞大，成本和占地面积成倍增加。另外晶闸管控制电抗器TCR本身也是谐波源，需要专设庞大的无源滤波器滤除，因此进一步增大了SVC的成本和占地面积。降低谐波治理和无功补偿的成本和占地面积是治理电网污染的技术难题。

发明内容

1.技术问题

本发明要解决的技术问题是，提供一种解决谐波治理和无功补偿装置高成本高占地面积问题，用于低压系统的交流斩波式静止无功补偿滤波装置。

2.技术方案

本发明交流斩波式静止无功补偿滤波装置，是一种自身无谐波，低成本、小体积，兼有谐波治理和无功补偿功能的装置。技术方案如下：

1)本发明由交流斩波器与无源滤波器FC串联组成可调容性滤波支路，实施滤除固定次谐波和动态无功调节。其特征是：交流斩波器的交流斩波开关的一端连接交流输入电源，交流斩波器另一端连接无源滤波器的一端及交流续流开关，交流续流开关的另一端连接无源滤波器的另一端。

2)本发明中交流斩波器的特征是，交流斩波器由交流斩波开关和交流续流开关组成，其中交流斩波开关执行PWM信号调节容性无功，交流续流开关是为电感性负载提供续流通路。

3)本发明中交流斩波开关和交流续流开关的特征是，交流斩波开关和交流续流开关均是双向功率开关。

4)本发明中双向功率开关的特征是，双向功率开关均由两只VMOS功率管串联构造的，一只VMOS功率管的漏极与另一只VMOS功率管的漏极相连，一只功率开关管的源极为双向功率开关的一端，另一只功率开关管为双向功率开关的另一端。

5)本发明中基础电感支路维持最小滤波功率，其特征是，小电感一端连接在非线性负载的一端，小电感另一端连接在非线性负载的另一端。

3.有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明采用交流斩波调节容性无功，大幅度减小了电抗器容量，减少30％的成本和60％的体积；

2)本发明交流斩波器自身无谐波，由此俭省了消除自身谐波的无源滤波器，减少10％的成本和20％的体积；

3)本发明兼有谐波治理和动态无功补偿功能。

附图说明

图1是本发明交流斩波式静止无功补偿滤波装置中交流斩波器使用的双向功率开关的构造示意图，图2～3中的双向开关S1和S2都是使用此种方式构造的双向功率开关，其中S1是交流斩波开关，S2是交流续流开关。

图2是本发明交流斩波式静止无功补偿滤波装置中交流斩波器示意图。

图3是本发明交流斩波式静止无功补偿滤波装置原理图。

上述附图中的主要符号名称：S1——交流斩波开关，S2——交流续流开关，FC——无源滤波器，L₀——基础电抗器，u_F——交流输入电源相电压，i_L——负载相电流。

具体实施方式

参照附图详细说明技术方案的实施例：

交流斩波式静止无功补偿滤波装置原理图，如图3所示。用于交流斩波器的交流斩波开关S1一端连接交流输入电源相电压u_F，另一端连接无源滤波器FC的一端；用于电感自然换流通路的交流续流开关S2的一端连接无源滤波器FC的一端及交流斩波开关S1的另一端，交流续流开关S2的另一端连接无源滤波器FC的另一端，组成了可调容性滤波支路。

基础电抗器L₀一端连接交流输入电源相电压u_F，另一端连接无源滤波器FC的另一端，组成了基础电感支路。

交流斩波式静止无功补偿滤波装置的工作原理是，功率因数控制器依据交流输入电源相电压u_F与负载相电流i_L的相位差，求出接入电网的等效电纳值，然后再依据预定的关系将等效电纳值转换成PWM占空比信号，控制可调容性滤波的容性无功，在抑制固定次谐波的同时实施动态无功调节。基础电感支路在非线性负载为阻性时，提供一定量的感性无功，维持最小滤波功率。