[实用新型]一种即插即用集成模块化有源串联补偿器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力补偿器技术领域，更具体地，涉及一种即插即用集成模块化有源串联补偿器。

背景技术

随着经济发展，我国电力系统规模持续增长，也遇到许多技术问题。如在高压领域，存在电压提升、容性无功过剩和接地短路电流超标等问题；在低电压配电领域，电力电子非线性负载大量接入，存在无功缺失，电压波动和谐波污染等问题。

可调电抗器是可实时调节电抗值的电抗器。在电力系统中串入可变电抗器可以调节电网电压，补偿无功，解决三相不平衡问题，限制短路电流，软启动，可以有效地解决出现的问题。

现有的可调电抗器大致可以分为如下几种：

(1)机械式可调电抗器一般分为调匝式和调气隙式，即通过改变线圈匝数或铁芯的气隙长度来等效改变电抗值。其缺点是：调匝式不能连续调节，自动化水平低，换挡需停机；调节气隙式气隙设计精度低，调节范围有限，且噪声大。

(2)直流磁控式可控电抗器，通过改变控制回路的控制电流的大小来改变铁芯的磁饱和度，进而改变电抗器的电感值，而且电抗器的容量可以连续调节。其优点就是结构与控制简单，控制部分容量小、成本低，缺点是谐波含量大，装置响应速度慢。

(3)电力开关式可调电抗器，基于电力电子开关组成的逆变器调节和投切控制，高压实现受到管子容量局限，存在谐波，可靠性低。比如UPFC、UPQC、DVR，逆变器产生的谐波通过变压器时产生很大的谐波损耗。

(4)交流磁控式电抗器，通过附加绕组产生反方向磁通来改变电抗器中的磁通，从而改变铁芯的磁阻，达到改变电抗器电感值的目的。其突出优点是既可以平滑调节电抗器功率，而且工作电流中的高次谐波含量又低的新型交流磁控式电抗器。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种即插即用集成模块化有源串联补偿器，旨在解决电网电压波动，无功缺失，三相不平衡等问题。

本实用新型提供了一种即插即用集成模块化有源串联补偿器，包括：电流检测模块，逆变控制模块和特制互感器；所述电流检测模块用于检测入网电流中的基波电流以及通过逆变器施加电压在特制互感器二次侧后产生的反馈电流；所述特制互感器包括一次侧绕组和二次侧绕组，其中，一次侧绕组作为母排接入电网，二次侧绕组沿着轴向方向绕制，并与逆变控制模块的输出端连接；所述逆变控制模块的输入端连接直流侧电压，所述逆变控制模块的控制端连接至所述电流检测模块的输出端，所述逆变控制模块用于根据参考电流信号输出用于控制所述互感器二次侧产生反馈电流的控制电压。

更进一步地，所述电流检测模块包括：基波电流检测单元、反馈电流检测单元和加法器；所述基波电流检测单元的输入端连接至电网，所述反馈电流检测单元的输入端连接至所述互感器二次侧，所述加法器的第一输入端连接至基波电流检测单元的输出端，所述加法器的第二输入端连接至反馈电流检测单元的输出端，所述加法器用于将所述基波电流与所述反馈电流相加后输出所述参考电流信号。

更进一步地，逆变控制模块包括：逆变器、PWM控制驱动单元和滤波单元；所述PWM控制驱动单元的输入端连接至所述加法器的输出端，所述逆变器的输入连接直流侧电压，所述逆变器的控制端连接至所述PWM控制驱动单元的输出端，所述滤波单元的输入端连接至逆变器的输出端，所述滤波单元的输出端连接所述互感器二次侧；所述PWM控制驱动单元用于根据所述参考电流信号产生用于控制逆变器中开关管导通的PWM波信号；所述逆变器在所述PWM波信号的控制下，将直流侧电压逆变为所述控制电压。

更进一步地，特制互感器中一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比k＝W₁/W₂，其中，W₁为一次侧绕组的匝数，W₂为二次侧绕组的匝数，W₂大于W₁。

更进一步地，特制互感器的电感L＝W₁²μA/l，μ为铁芯的磁导率，A为铁芯截面积，l为平均磁路长度。

更进一步地，特制互感器的铁芯为细长圆柱状或长方体状。

本实用新型提供的有源串联补偿器为单相结构，即插即用，采用闭口电流特制互感器式或者开口特制互感器式的接入方式；模块集成，本方案初定将逆变器的直流母线电压的整流器和逆变器设计在一起，并和特殊设计的电流互感器做成一个标准化的模块，如果系统的阻抗不足，可以直接在线路中多串联几个。