[发明专利]基于磁控调谐的无源滤波及无功补偿装置

说明书

本发明涉及一种基于磁控调谐的无源滤波及无功补偿装置，所述的一种基于磁控调谐的无源滤波及无功补偿装置，主要包括熔断器、磁控电抗器、接触器、补偿电容器，该系统还包括控制器、系统参数测量单元、感抗测量单元。根据系统参数测量单元对系统电网测量的数据,控制器依据设定的准则对磁控电抗器的感抗值进行预置，同时，控制器控制电容器组分组投切到电网中。控制器通过感抗测量单元测量磁控电抗器基波电流、基波电压，由控制器计算出磁控电抗器的电感值，再反馈到控制器，由控制器判断出功率因数是否在给定范围内，如果超出给定的范围，自动向磁控电抗器的可控硅发送控制脉冲，控制磁控电抗器的电抗值，从而调整电抗器的电感值，使其达到最佳补偿状态。

技术领域

本发明涉及一种无功补偿装置，尤其是涉及一种基于磁控调谐的无源滤波及无功补偿装置。

背景技术

电能用户向公用电网注入谐波电流的电气设备统称为谐波源，配电网中常见的谐波源有：换流设备、电弧炉、照明设备以及某些日用电气等非线性设备；谐波广泛存在于配电网中，不但严重干扰了电力设备的正常工作，甚至对其造成较大损害,而且造成了电能的巨大浪费以及经济损失。

通过对谐波源的分析，不同电气环境下谐波的组成亦不相同：以变频器、电弧炉等为主的工业企业非线性负荷，主要产生5次谐波，含量大约40%-65%；而以节能灯、计算机、变频空调等为主的办公楼、住宅等单相用电负荷，主要产生3次谐波，含量大约为8%-12%；而传统的谐波滤波设备只能滤除次数固定的谐波，不能根据现场运行环境自动调整。

目前，无功补偿的主要装置是电容器、电抗器和少量的动态无功补偿装置。开关投切电容器组的调节方式是离散的，不能取得理想的补偿效果。开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害。

磁控电抗器基本工作原理,采用直流助磁原理，利用附加直流，励磁磁化铁心，通过改变铁心磁导率μ_s，根据电感计算公式:L=(k*μ₀*μ_s*N ²*S)/l,实现电抗值的连续可调。电抗器内部为全静态结构，无运动部件，可靠性高，损耗小，噪声低，自身产生谐波少。通过控制磁感应强度，可极大提高无源滤波产品的滤波性能与可靠性。磁控电抗器不需要外接直流励磁电源，完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制。

发明内容

谐波参数计算方法:采用基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，即P-Q理论，通过控制器得出监控节点的功率因数、无功功率、有功功率，3、5、7、11次谐波电压、电流值及含量。

磁控电抗器电抗值测量：通过测量磁控电抗器上的基波电压、基波电流传感器的反馈数据，由控制器得出磁控电抗器的感抗值。

电抗器调节原则：根据系统测量单元测量的谐波次数，系统为5次和7次谐波,含量占比超过70%时，XL=3~5%XC； 系统为3次谐波,含量占比超过70%时，XL=10%XC。

控制方法：控制器根据系统参数测量单元测量的系统无功需求数据，得出需要的无功容量，向磁控电抗器的控制单元发出命令，使电抗器的感性无功根据系统的无功需求，将电抗器预置一个无功容量的电抗值，后分组投入电容器，从而使得装置发出的无功补偿量满足设定的要求，在电容器投入完成后，依据测量的谐波含量，调节电抗值至规定要求。

运行过程中的控制：需要增加无功电容投入时，先将电感器容量调节至需要的位置，后投入电容器组；需要减少无功电容时，先切除电容器组，后调节电抗器容量至规定值。