[发明专利]一种基于IGBT控制高压的动态无功补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态无功补偿装置，尤其是一种基于IGBT控制高压的动态无功补偿装置。

背景技术

无功补偿，是指在供电系统中提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的的损耗，提高供电效率，改善供电环境。目前我国常用的无功调节设备为机械式并联电抗器、投切电容器，属于静止型补偿，存在调节不连续、响应速度慢的问题。而动态无功补偿装置通常由晶闸管控制电抗器、晶闸管投切的电容器及滤波器组构成，晶闸管控制电抗器通过改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，能快速连续改变装置的感性电流，从而获得平滑调节的无功功率。但回路呈恒阻抗特性，在电压低时，无法提供所需的无功支持，因此应付突发事件的能力较弱，并且为了抑制谐波，必须装设滤波器，占地面积较大。通常将电抗器的容量设计成与电容器一样。由于电抗器是用晶闸管控制的，其感性无功电流可以变化。当晶闸管关断时，电抗器没有电流，而电容器固定连接，因此整套装置的补偿量最大。当调节晶闸管的导通角时，电抗器的感性电流就会抵消一部分电容器电流，因此补偿量减少，导通角越大，电抗器的电流越大，补偿量就越小。

当晶闸管全通时，电抗器电流就会将电容器电流全部抵消，此时补偿量为0。当晶闸管的导通角小于90°时，电抗器的电流非正弦含有谐波成分，因此必须将固定电容器组设计成滤波器形式或者配备另外的滤波器，结构复杂，损耗大。在高压系统中，为降低晶闸管电压限制，多采用电抗器增加二次绕组，并通过晶闸管调整短路阻抗值来实现电抗器的感抗调整，但因变压器工作在磁饱和区，短路损耗大，加大了电抗器的生产技术要求及成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于TGBT控制的动态无功补偿装置，利用TGBT逆变器输出的工频电流可动态进行无功补偿，实现电网上容性和感性的无级连续可调。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于IGBT控制高压的动态无功补偿装置，包括与输电电网并联的无功补偿支路，所述无功补偿支路包括依次串联的滤波电抗器和电容器组，还包括一电抗变压器，所述电抗变压器的一次绕组侧并联在所述无功补偿支路的两端，二次绕组侧经一IGBT逆变器与直流电源连接，所述IGBT逆变器的控制端连接有一对目标功率因数和检测的输电电网当前的功率因数进行闭环控制并产生用于触发IGBT逆变器的控制脉冲的控制电路。

进一步作为优选的实施方式，所述控制电路包括主控制器，所述主控制器经A/D转换接口连接有信号调理电路，所述信号调理电路连接有用于采集输电电网中电流及电压信号的的传感器电路。

优选地，所述主控制器采用TMS320F2812 DSP芯片。

优选地，所述滤波电抗器包括原边绕组和副边绕组，所述副边绕组通过三相接触器短接。

进一步作为优选的实施方式，所述电抗变压器为三相铁芯带气隙的变压器。

进一步作为优选的实施方式，所述IGBT逆变器与直流电源之间还并联有用于储能的直流储能电容。

进一步作为优选的实施方式，所述主控制器通过通讯接口连接有上位机。

进一步作为优选的实施方式，所述直流电源为可控直流电压源。

进一步作为优选的实施方式，所述无功补偿支路通过真空接触器与输电电网并联。

本发明的有益效果是：本发明基于IGBT控制高压动态无功补偿装置，在电抗变压器二次绕组侧注入交流电流，主控制器根据目标功率因数与采集电压电流数据计算得到的当前功率因数的比较，通过闭环控制调整用于触发IGBT逆变器的控制脉冲PWM波形，改变了电抗变压器二次绕组侧注入的电流幅值，实现了电控变压器主磁通的连续可调，从而实现了电抗变压器一次绕组侧阻抗连续可调，进而保证输电电网的容性和感性的无级连续可调，实现了高压系统下动态无功补偿的目的。进一步，本装置中电抗变压器的铁芯带有气隙，工作在线性区，功耗低，IGBT具有很高的开关频率，整个无功补偿几乎不产生谐波，不需要额外的滤波装置，节省了成本。

附图说明

图1是本发明动态无功补偿控制装置应用于三相输电电网的结构示意图；

图2是本发明动态无功补偿控制装置的结构方框图；

图3是本发明电抗变压器无功补偿的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：