[实用新型]一种无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控机床、数字开关电控、太阳能发电装置等无功补偿技术领域，尤其涉及一种无功补偿装置。

背景技术

无功功率是有些设备用来建立电磁场的功率。这种功率用kvar(千乏)表示。消耗无功功率是利用交变电磁场的感应特性的电气设备(主要是电动机和变压器)的特征。无功功率与用kW(千瓦)表示的被转换成功和热的有功功率不同。设备的总电功率为这两个功率分量(无功的和有功的)的矢量差，被称为视在功率。无功功率这个现象对低压和高压电网可以具有重大影响。将存储由于电流流动所产生的磁场引起的能量的设备称为吸收无功功率，而将存储由于电场引起的能量的设备称为产生无功功率。必须谨慎地控制有功的和无功的功率流，以便使电力系统可以在可接受的电压极限以内运行。无功功率流能引起相当大的横跨系统的电压改变，这意味着必须维护无功功率平衡。无功功率补偿是在电力系统在电力系统内出现意外事件期间运行和维持可接受的电压电平中的基本功能。有许多在该领域内已知的解决方案，对接到电力系统上的负载的无功功率进行补偿。以下说明这样的解决方案中的一些例子。

最简单的解决方案是组合一些无源元件，即分流电容器和电感器。第二种解决方案是使用一些机电式切换的调谐或失谐的电容器组来应对负载变化。第三种解决方案使用静态伏安无功(VAR)补偿技术，根据对多个诸如调谐或失谐电容器组和/或一个或多个电感器支路之类的无源组件的电子切换提供迅速、精确的无功功率控制。静态VAR补偿器典型的是基于一些可控硅控制电抗器 (TCR)、可控硅开关电容器(TSC)和/或被调谐成滤波器的固定电容器。在有些应用中，静态VAR补偿器(SVC)可以被简化为只是多个基于TSC的支路。图 1示出了典型的TSC支路的原理图，下面将参考这个图进行说明。TSC支路20 包括一个或多个电容器22，与诸如可控硅管24之类的开关装置和一个或多个电感器26串联。电感器用来限制浪涌电流和/或谐波失谐/调谐。浪涌电流是指电气设备在最初接通时所吸取的最大的瞬时输入电流。电感器的电感量被设计成能防止电容器和网络在一些谐波电流频率上在电容器与电网之间可能出现的并联谐振条件。SVC的主要缺点是它提供与电压的平方(V2)成正比的无功功率。这意味着无功功率供电在低电压显著减少。在电网电压在±10％范围以内变化的正常电网运行情况下，这个缺点是无关紧要的。然而，在有些应用中，诸如在AC电动机启动之类的大负载变化或电网故障状态下，电压可能下降到显著低于规定为正常或稳态电压的水平。问题是，在这样的异常情况期间，极重要的是电网需要无功能量，不能或限制立即以所需的无功电流响应可能使系统不稳定。

电抗性无源元件的组合的另一个用途是应对谐波污染。诸如整流器、电源、换流器供电的电动机之类的大功率电子设备，有时还有诸如静态无功伏安补偿器(SVC)之类的功率补偿电路本身，会引起谐波污染。这种污染是使电压和电流的基频正弦波形状严重失真。基频周期的傅里叶分析揭示，存在一些通常为 50Hz基频的倍数的典型谐波频率。主要失真通常是由基本上产生250、350、 550、650Hz和更高频率(HF)的谐波的整流器和其他大功率电子设备引起的。有许多在该领域内已知的应对谐波污染的解决方案，下面说明这样的解决方案中的一些例子。在一个例子中，将一些失谐电抗器与这些电容器串联，通过使电容器/电网谐振频率移动到低于第一主谐波(通常为5次谐波)来防止出现谐振状况。在另一个例子中，如果除了防止谐振之外还需要进行谐波过滤，就再运用一些调谐电抗器。电容器/电抗器滤波器被调谐成吸收和减小总谐波失真(THD)。应注意的是，在以上所论及的所有实现(浪涌电流限制的，失谐的和调谐的)中，使用电感和电容无源元件，使得在基频的电抗XL从在基频的容抗XC的几乎0％到14％的范围内变化。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的无功补偿装置。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种无功补偿装置，在提供冗余电源单元的同时，具备电源冗余、电能量大、安全系数高、且补偿精度高的特点。

本实用新型提供了下述方案：