[发明专利]一种低压实时动态有源谐波无功补偿柜

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功补偿装置，尤其是涉及一种低压实时动态有源谐波无功补偿柜。

背景技术

随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电能质量的要求也越来越高。因此不断提高供电质量成为电力部门的当务之急。无功平衡和谐波含量是衡量电力系统经济运行的两个重要指标。

现代工业系统中，诸如炼钢电弧炉、电气化铁道、可逆式大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。这类负荷的特点是有功与无功功率随时间作快速变化，导致供电电压的波动和闪变、供电电压的波形畸变、功率因数恶化以及不平衡负荷引起三相供电电压的动态不平衡，从而使电网电能质量变坏。

传统方法是采用静止无功功率补偿器和滤波器来实现稳定系统电压和滤除谐波的功能，如TCR-FC。这种装置有其固有的缺陷：响应速度慢、成本高、补偿容量受电压影响较大等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低压实时动态有源谐波无功补偿柜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低压实时动态有源谐波无功补偿柜，该补偿柜并联在电网线路上，包括依次连接的输入变压器、检测控制电路、逆变电路、输出电抗器，所述的输入变压器和输出电抗器均连接电网线路，输入变压器将电网线路上的电压进行降压后输入检测控制电路，检测控制电路检测负载电流信息，并根据该负载电流信息计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电路，逆变电路根据PWM信号经由输出电抗器输出补偿电流至电网线路。

所述的检测控制电路包括电流互感器、模数转换器以及控制芯片，所述的电流互感器、模数转换器和控制芯片依次连接，电流互感器采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，通过模数转换器转换为数字信号后，发送至控制芯片计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号。

所述的控制芯片包括DSP芯片和ARM芯片，所述的DSP芯片用于根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，并产生对应的PWM信号，所述的ARM芯片设有RS232、RS485和RJ45接口，用于连接外围设备。

所述的逆变电路包括三相全桥逆变电路和直流电容，所述的直流电容并联在三相全桥逆变电路输入端。

所述的三相全桥逆变电路为自换相桥式电路。

所述的三相全桥逆变电路的半导体器件为IGBT。

所述的补偿柜还包括显示模块，该显示模块连接检测控制电路。

与现有技术相比，本发明通过对补偿柜所产生交流电压基波的相位和幅值的控制，来间接控制交流侧电流，通过基于瞬时无功功率理论的无功电流检测控制电路以及逆变电路快速、连续地实现感性和容性无功功率的双向调节，通过分相补偿运行方式，可以实现三相负荷不对称以及无功和谐波综合补偿。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种低压实时动态有源谐波无功补偿柜，该补偿柜并联在电网线路6上，包括依次连接的输入变压器1、检测控制电路2、逆变电路3、输出电抗器4。输入变压器1和输出电抗器4均连接电网线路6，输入变压器1将电网线路6上的电压进行降压后输入检测控制电路2，检测控制电路2检测负载电流信息，并根据该负载电流信息计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号给逆变电路3，逆变电路3根据PWM信号经由输出电抗器4输出补偿电流至电网线路6。

其中，检测控制电路2包括电流互感器、模数转换器以及控制芯片，电流互感器、模数转换器和控制芯片依次连接，电流互感器采集负载电流信息，将包含负载电流信息的模拟信号输出至模数转换器，通过模数转换器转换为数字信号后，发送至控制芯片计算负载电流的谐波成分，同时输出对应的PWM信号。

控制芯片包括DSP芯片和ARM芯片，DSP芯片用于根据负载电流信息计算负载电流的谐波成分，主要功能为：1)产生一定规律的触发脉冲，经门级驱动电路放大，控制IGBT的导通和关断，使补偿柜产生对应的PWM信号；2)根据电网取回的同步电压信号，产生同步脉冲信号，使产生的PWM波与电网电压保持同步，使正确并网运行；3)控制补偿柜PWM波与电网电压的相角δ，准确控制无功功率输出，ARM芯片设有RS232、RS485和RJ45接口，用于连接显示模块5等外围设备。

逆变电路包括由六个IGBT构成的三相全桥逆变电路和直流电容，所述的直流电容并联在三相全桥逆变电路输入端。