[实用新型]一种配电网综合补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于配电网的电力电子装置，该电力电子装置具有补偿无功、谐波、零序分量和负序分量的综合补偿效果。

背景技术

在低压配电网系统中，三相四线制供电方式是最主要的供电方式，配电网中的用电设备大多以单相负荷为主。由于用电设备的不同时性，变压器几乎都在三相不平衡状态下运行，同时用电设备还会产生大量无功分量。低压配电系统变压器连接组别一般是Dyn11或者Yyn0，三相不平衡时造成的中性点漂移以及零序电流增大会造成变压器利用率降低、某相电压升高、变压器温升提高等问题。大大影响了低压配电网的用电安全。

目前低压配电网中的补偿器大部分采用无源器件进行无功和不平衡补偿，中国专利CN 202772596 U介绍了一种采用容性调节的三相电流不平衡补偿系统，该系统采用调节电容器的投切来补偿不平衡，具有补偿速度慢，补偿效果阶梯化精度低等特点。中国专利CN 203574371 U介绍了一种SVG型配网电能质量综合补偿器，该补偿器采用SVG补偿无功和负序分量，通过零序分流器吸收零序电流分量，SVG具有补偿快速，补偿效果平滑可调的优点，但是该套装置通过SVG和零序分流器两种设备搭配来完成综合补偿功能，设备体积较大，成本不利于降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，发明了单个电力电子综合补偿装置。通过优化算法和改进电路结构实现了无功、负序分量、零序分量以及谐波的综合补偿，缩减了装置体积，降低了装置整体成本。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种配电网综合补偿方法，经过以下的步骤：

1)对模拟信号进行采样，采样内容包括三相电网电压、配电网综合补偿装置三相装置电流、三相负荷电流和直流母线电压；

2)对配电网综合补偿装置三相电压进行SPLL（软件锁相环）运算，产生三相电压的相位信息和频率信息；

3)对配三相负荷电流SPLL的运算结果进行分离运算，将三相负荷电流信号转换为有功轴分量、无功轴分量和零轴分量，将无功轴分量和零轴分量取反后直接给出，将有功轴分量进行低通滤波，将交流成分取出后取反作为给定值；

4)将配电网综合补偿装置三相电流信号与SPLL（软件锁相环）计算结果运算产生有功轴分量、无功轴分量和零轴分量；

5)对于三相负荷电流和三相装置电流经过运算后产生的有功轴分量、无功轴分量和零轴分量分别进行闭环PI（比例积分）运算；

6)将闭环运算结果进行反变换产生三相装置电流调制波信号，调制波信号与控制板自身产生的三角波信号比较后获得驱动信号经高速开关放大。

一种配电网综合补偿装置，主要包括控制器、电路拓扑结构为三相四线制电压型变流器，变流器的三相桥臂的每个桥臂由两个IGBT组成， IGBT的公共点为直流母线，连接有两串联的电容和两串联的电阻，电容支路与电阻支路并联，电容的连接中点为零线，变流器的每相通过电阻及与电阻并联的接触器与电网连接；控件器的一端连接三个变压器、三个电流传感器、三个电流互感器，另一端连接IGBT，变压器采集三相电压，电流传感器采集补偿装置电流、电流互感器采集负荷电流。

上述配电网综合补偿装置的优选方案，变流器、与电网连接的电阻之间有滤波器，滤波器为电感，也可以是电感和电容构成的滤波电路。

上述配电网综合补偿装置的优选方案，IGBT的公共点连接的电容为薄膜电容。

上述配电网综合补偿装置的优选方案，控制器由核心控制板和电源驱动控制板组成，通过排线连接，核心控制板主要包括主控芯片，主控芯片与变压器、电流传感器连接，电源驱动控制板主要包括开关电源、光电隔离驱动芯片，开关电源输入端连接补偿装置的直流母线，输出端连接光电隔离驱动芯片电源输入端，光电隔离驱动芯片信号输入端连接主控芯片，信号输出端连接IGBT。

核心控制板的功能包括：模拟量采样、数字量采样、PWM（脉宽调制）信号输出、数字量输出、通信功能、核心算法运算。电源驱动控制板的功能包括：能量取电供电功能、驱动信号光电隔离功能。核心控制板和电源驱动控制板之间的连接排线信号包括：三相桥臂PWM（脉宽调制）信号、故障保护信号、风机控制信号。

与现有技术相比本发明具有以下明显的优点：在不增加硬件成本的基础上，通过一台综合补偿装置可以实现无功、谐波、负序和零序电流分量的综合补偿，综合补偿装置并联在配电网上正常运行之后，配电网电能质量得到治理。本发明所述的综合补偿装置响应速度快，精度高，补偿效果好，同时体积小，损耗低，具有极大的工业推广价值。