[实用新型]三相电网无功补偿电路、补偿系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电网供电系统电能质量的改善，具体涉及一种三相电网无功补偿方法及户外柱上装置。

背景技术

电网系统，用户多为单相负荷，大多数负载属于感性负荷，例如电磁炉、空调、电机、水泵以及农用电器等设备，需要从电网吸取无功，导致电网功率因数低、变压器出力不足、线路损耗大、线路末端低电压问题；传统无功补偿采用电容器投切方式，电容器投切容易造成过补偿、欠补偿问题、容易与电网发生谐振。当变压器夜间空载或者变压器负载率低的情况下，变压器自身的无功损耗显得异常突出，通常无功补偿装置安装于变压器二次侧，补偿装置通过检测负载电流，进行无功补偿，但当变压器空载或者负载率低的情况下，变压器二次侧负载非常小或者检测不到负载电流，传统的无功补偿设备将无法运行工作；无法补偿变压器自身无功消耗；

本实用新型提出一种电网柔性无功补偿的户外柱上装置，针对以上提到的功率因数低、变压器出力不足、线路损耗大、线路末端低电压问题，能很好的解决以上电网系统存在的问题，较传统无功补偿方式解决了存在的欠补偿、过补偿以及无法进行变压器无功补偿等问题。

发明内容

本实用新型的目的是解决电网系统功率因数低，变压器无功无法补偿的问题，以及线路末端低电压问题，提出一种针对三相电网的提高电网台区功率因数、提高变压器出力、降低线路损耗、稳定线路电压、补偿变压器无功的一种补偿装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

三相电网无功补偿电路，其特殊之处在于：包括三个网侧电感、三个逆变电感、三相桥式电路、电容组C4，所述三个网侧电感包括电感器L1、电感器L2和电感器L3，所述三个逆变电感包括电感器L4、电感器L5和电感器L6，三个网侧电感的一端分别与三相电网A、B、C连接，三个网侧电感另一端分别与三个逆变电感对应连接，三个逆变电感的另一端分别与三相桥式电路的逆变输出侧连接，所述电容组C4为三相桥式电路直流侧的支撑电容；

电感器L1与电感器L4的连接点连接有串联的R1与C1，电感器L2与电感器L5的连接点连接有串联的R2与C2，电感器L3与电感器L6的连接点连接有串联的R3与C3；所述C1、C2、C3的另一端连接于同一点。

上述三相桥式电路是由3只IGBT模块构成的。

三相电网无功补偿系统，包括三相电网无功补偿电路、检测采样调理单元、控制运算单元以及驱动单元，

所述检测采样调理单元用于采样来自三个网侧电感和三相逆变电感连接点处的LCL滤波电流、三相逆变电感与三相桥式电路连接处的三相逆变输出电流、外部加载的三相负载电流以及三相电网电压进行调理的输出调理信号；

所述控制运算单元包括软锁相环控制模块、稳压模块、提取模块、变压器无功分量计算模块以及SPWM调制模块，

所述稳压模块用于接收目标电压值、同时将三相电网电压稳定到目标电压值，并发送给SPWM调制模块；

所述变压器无功分量计算模块用于接收已知变压器参数，通过计算得到变压器自身无功电流，并发送给SPWM调制模块；

所述软锁相环控制模块对三相电网电压进行锁相，输出同步信号：

所述提取模块基于瞬时无功电流检测法，依据同步信号，将负载电流分解为正序分量和负序分量；后进一步提取正序分量和负序分量中的基波成分，得到需要补偿的正序无功电流和负序无功电流，并发送给SPWM调制模块；

所述SPWM调制模块接收三相负载电流对应的正序无功电流、负序无功电流以及变压器的无功电流，并将以上无功电流指令相加进行SPWM调制，得到三路PWM信号电平；

上述驱动单元：将三路PWM信号电平转换调理，得到6路隔离的PWM驱动信号，控制三相桥式电路。

上述控制运算单元还包括保护模块，用于依据电压、电流、频率保护设备。

上述控制运算单元基于DSP和FPGA。

三相电网无功补偿方法，包括以下步骤：

1)采集采样来自三个网侧电感和三相逆变电感连接点处的三相LCL滤波电流、三相逆变电感与三相桥式电路连接处的三相逆变输出电流、外部加载的三相负载电流以及三相电网电压进行调理的输出调理信号；设置目标电压值；

2)同时将三相电网电压稳定到目标电压值，同时对三相电网电压进行锁相，输出同步信号：

3)依据同步信号，将负载电流分解为正序分量和负序分量；后进一步提取正序分量和负序分量中的基波成分，得到需要补偿的正序无功电流和负序无功电流；

4)接收已知变压器参数，通过计算得到变压器的无功电流；