[发明专利]一种智能动态混成无功补偿系统及其控制方法

权利要求书

1.一种智能动态混成无功补偿系统，用于对电网进行无功补偿调节，其特征在于，该补偿系统包含主电路以及控制器，所述主电路包含补偿支路，所述补偿支路包含SVC补偿支路和SVG补偿支路，所述SVC补偿支路和SVG补偿支路并联接入所述电网，所述电网连接有其他负荷；

其中，所述SVC补偿支路，与控制器相连接，包含SVC电流采样电路、投切控制单元和电容器补偿支路，所述SVC电流采样电路采集SVC补偿支路的电流，并将电流采样信号传输至控制器，所述投切控制单元接收控制器发出的投切信号，控制电容器补偿支路的投切；所述电容器补偿支路为由若干个三角形或星型连接的电容器组成的补偿支路；

所述SVG补偿支路，与控制器相连接，包含SVG电流采样电路、逆变电路，所述SVG电流采样电路采集SVG补偿支路的电流，并将电流采样信号传输至控制器，所述逆变电路是以电容为直流侧储能元件的三相桥式逆变电路，并通过串联电抗器并入电网，用于接收控制器发出的PWM脉冲控制信号，并发出精确可控的无功电流；

所述控制器，与电网连接，采集电网电流和电网电压，通过控制SVC补偿支路和SVG补偿支路，对电网实施无功补偿；

所述控制器控制SVC补偿支路和SVG补偿支路的步骤是：控制器先采集电网的电网电压、电网电流，计算出电网当前的无功功率，预先设定的无功控制目标值为零，根据预设目标值与电网当前的无功功率的差值，首先向SVG补偿支路发送PWM脉冲控制信号，使其发出精确可控的无功电流，随后向SVC补偿支路发出投切信号，控制投切控制单元的投切动作,由此实施无功补偿；

所述控制器包含电压互感器、电流互感器、采样电路、信号调理电路、A/D转换电路、主控CPU、PWM驱动电路、PWM触发电路和IO口开出电路，所述电压互感器和电流互感器连接所述电网，所述采样电路将电压互感器、电流互感器采集到的信号输入信号调理电路，信号调理电路将处理好的信号经A/D转换电路后输入至主控CPU，主控CPU生成PWM脉冲指令及投切控制信号，PWM脉冲指令经PWM驱动电路、PWM触发电路发出相应的PWM脉冲控制信号到所述补偿系统的主电路以驱动SVG补偿支路工作，投切控制信号经IO口开出电路到所述补偿系统的主电路以驱动SVC补偿支路工作；

所述控制器还包括锁相环电路、过流检测电路、过压检测电路、PWM故障反馈电路和通讯CPU，其中：所述锁相环电路，与信号调理电路相连接，对信号调理电路处理好的电压信号进行锁相，并将结果输送至主控CPU；所述过流检测电路，与信号调理电路相连接，对信号调理电路处理好的智能动态混成无功补偿系统侧电流进行实时检测，当检测到过电流时，直接闭锁PWM驱动电路，并将故障信号反馈至主控CPU；所述过压检测电路，与信号调理电路相连接，对信号调理电路处理好的直流电容电压进行实时检测，当检测到过电压时，直接闭锁PWM驱动电路，并将故障信号反馈至主控CPU；所述PWM故障反馈电路，与主电路相连接，将从主电路获得的IGBT故障信号传送至PWM驱动电路，PWM驱动电路再将此故障信号反馈至主控CPU；所述通讯CPU，与主控CPU通过双口RAM电路进行双向的数据交互；所述通讯CPU还连接有数据存取电路，通讯CPU将数据写入数据存取电路中进行数据存储，控制器断电重启时再从中读出数据；通讯CPU连接有以太网通讯电路、RS-232通讯电路、RS-485通讯电路，RS-485通讯电路与智能动态混成无功补偿系统外部的人机界面之间以报文的形式进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的智能动态混成无功补偿系统，其特征在于，所述SVC电流采样电路通过霍尔传感器采集SVC补偿支路的电流，所述SVG电流采样电路通过霍尔传感器采集SVG补偿支路的电流。

3.一种基于权利要求1～2任意一项所述的智能动态混成无功补偿系统的控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤1、控制器从电网采集电网的电网电压、电网电流，计算出电网当前的无功功率Q_SYS，

步骤2、首先，以Q_SYS表示电网无功功率，Q_SVG额表示SVG补偿支路的额定无功补偿容量，Q_SVG表示SVG补偿支路补偿的无功功率，Q_SVC投限表示SVC补偿支路投入电容时的无功功率投入门限设置值，Q_SVC切限表示SVC补偿支路切除电容时的无功功率切除门限设置值，M表示SVC补偿支路已投入的电容器组数，N表示SVC补偿支路未投入的电容器组数，U_电压表示电网电压，U_下限表示正常电压的最小值，U_上限表示正常电压的最大值；然后，根据实时检测得到的电网无功功率Q_SYS，当|Q_SYS|>0时，判断SVG补偿支路需补偿的无功功率数值|Q_SVG﹣Q_SYS|是否超出SVG补偿支路的额定无功补偿容量|Q_SVG额|，如果超出，SVG补偿支路补偿的无功功率等于﹣|Q_SVG额|或|Q_SVG额|，如果未超出，SVG补偿支路补偿的无功功率等于Q_SVG﹣Q_SYS，控制器将此SVG补偿支路需要补偿多少无功功率的信号发送给SVG补偿支路，使SVG补偿支路执行无功补偿；

步骤3、SVG补偿支路执行无功补偿后，控制器对电网电压U_电压进行判定：如果U_下限<U_电压<U_上限不成立，并且SVC补偿支路已投入若干电容器，则切除所有已投入电容器；如果U_下限<U_电压<U_上限成立，则进行SVC补偿支路是否投切电容的判断；如果电网的实际无功功率Q_SYS﹣Q_SVG大于Q_SVC投限，并且此状态持续了一定时间，则在电容器未全部投入的情况下，SVC补偿支路将投入一组电容器；如果Q_SYS﹣Q_SVG小于﹣Q_SVC切限，并且此状态持续了一定时间，则在电容器未全部切除的情况下，SVC补偿支路将切除一组电容器。