基于直流侧有源结构及调幅控制的动态无功补偿装置制造方法及图纸

一种电力系统技术领域的基于直流侧有源结构及调幅控制的动态无功补偿装置，包括：隔离变压单元、整流单元、逆变单元、输出电抗器、接触器及隔离开关，其中：隔离变压单元的输入端经隔离开关与电网连接以输入交流电压，隔离变压单元的输出端与整流单元输入端相连并通过整流单元将输入的交流电压整流为直流电压，整流单元输出端与逆变单元的输入端相连接以向逆变单元输入直流电压，逆变单元将输入的直流电压逆变为与电源电压同相位而大小可变的交流电压，其输出端与电抗器的输入端连接，电抗器的输出端依次串联接触器、隔离开关最终与电网相联并输出无功功率。本发明专利技术直流侧采用有源结构，用调幅法代替调相法实现了无功功率的连续调节，控制简单无死区，易实现在零电流条件下并网运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电力系统
的装置，具体是一种基于直流侧有源结构及调幅控制的动态无功补偿装置。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，一种电网大容量无功功率动态补偿装置-先进静止无功发生器(ASVG-Advanced Static Var Generator)也有人称之为静止调相机(STATCOM-StaticCondenser)于上世纪90年代问世。该方法通过电力电子变换技术将直流电压逆变成不同的交流电压值，最终为系统提供所需的无功功率。日本三菱电机于1991年在大山开闭所投入士80Mvar无功发生器，1996年美国田纳西电管局(TVA)在苏立湾投入士100Mvar无功发生器。我国清华大学与河南省电力局合作，研制成功士20Mvar无功发生器并于1999年在洛阳朝阳变电站投入运行；随后2005年上海西郊变电站的士50Mvar新型静止无功发生器也正式并网投运。 经过对现有技术的检索发现，陈建业等在《新型静止无功发生器(ASVG)的研究现状》(清华大学学报(自然科学版)1997年第37巻第7期第7 12页)以及沈斐、刘文华、王仲鸿在《士20Mvar静止无功生器(ASVG)的研制》(国际电力2000年第二期第31-45页)上记载了类似技术 a)直流侧均采用无源结构，即仅在启动时采用整流器的他励方式给电容充电，启动后电容将与外电源断开； b)采用改变逆变器输出电压与电源电压的相角差S来实现无功的调节，即输出的无功功率可以表示为^ 二"^sill2J,其中Us为STATCOM接入点的系统电压有效值；r2r为STATCOM的等效电阻。由上式可见，STATCOM输出的无功功率仅依赖于电网电压与逆变器输出电压之间的相角差S 。 但上述控制方法有以下缺点1.整流器的他励方式增加了控制系统的复杂性；2.为达到输出无功的精度，触发脉冲精度必须达到0.05。以上，且逆变器输出电压与电源电压的相角差S的变化范围很小，这给控制器的设计提出很高的要求；3.输出无功功率q与逆变器输出电压与电源电压的相角差S存在非线性关系且有很大死区；4.难以实现零电流并网。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于直流侧有源结构及调幅控制的动态无功补偿装置，通过在直流侧采用有源结构，即不仅在启动时采用整流器给电容充电，启动后电容也不与外电源断开。外电源由一定变比变压器先将电网电压变换成数值合适的三相交流电压再经整流滤波后变为直流电压供提，直流电压值按STATCOM装置输出最大容性无功所需逆变器输出电压值选取，变压器容量仅需略大于STATCOM装置有功消耗3值。STATC0M中逆变器输出电压始终与电源电压保持同步，而通过逆变器输出电压幅值的调制实现STATCOM装置输出无功大小与性质的控制。 本专利技术通过以下技术方案实现，本专利技术的STATCOM包括隔离变压单元、整流单元、逆变单元、输出电抗器、接触器及隔离开关，其中隔离变压单元的输入端通过隔离开关与电网连接以输入交流电压，隔离变压单元的输出端与整流单元输入端相连并通过整流单元将输入的交流电压整流为直流电压，整流单元输出端与逆变单元的输入端相连接以向逆变单元输入直流电压，逆变单元将输入的直流电压逆变为与电网电压相位保持同步而幅值可调的交流电压，其输出端与电抗器的输入端连接，电抗器的输出端依次串联接触器、隔离开关最终与电网相连并输出无功功率。 本专利技术的STATCOM工作步骤如下 用《和《分别表示电网输出电压和所述静止调相机的输出电压的相量，X和R分别表示线路与连接电感L的总电抗和总等效电阻。设仏.=A仏.，k为幅度调制比，它可通过传统的脉宽调制(P丽)技术用改变调制波幅值与载波幅值比的方法加以调节。 步骤1 :装置启动时，使逆变单元输出电压《与电源电压《大小相等、相位同步，即让幅度调制比k = l，再闭合电网和连接电抗器之间的接触器，此时逆变单元与电网之间无电流流过，从而实现所述静止调相机的零电流无冲击并网。 步骤2 :外电路根据无功理论实时检测电网无功大小和性质并根据补偿目标向STATCOM输入需要补偿的无功大小和性质的指令。步骤3 :所述静止调相机的输出无功功率q与幅度调制比的关系为 当由步骤2确定的需要补偿的无功功率为感性时，调节k使得k < 1，此时q > 0，无功补偿装置产生感性无功，k越小产生的感性无功越大；当由步骤2确定的需要补偿的无功功率为容性时，调节k使得k〉 1，此时q〈0，无功补偿装置产生容性无功，k越大产生的容性无功越大。 步骤4:当装置需要正常停机时，使逆变单元输出电压《与电源电压《大小相等、相位同步，即再让幅度调制比k = l，此时逆变单元与电网之间无电流流过，再断开电网和连接电抗器之间的接触器，从而实现本装置的零电流无冲击脱网。 本专利技术所述动态无功补偿装置输出无功大小与幅度调制比k成线性关系，无控制死区。装置零电流无冲击并网后，根据外电路给出的需要补偿的无功大小和性质，通过调节幅度调制比k，即可改变STATCOM装置输出无功功率的大小和性质。 本专利技术相比现有技术具有以下优点在STATCOM逆变器的直流侧采用有源结构，简化了传统方法中启动时用整流器的他励方式给电容充电，启动后须将电容与外电源断开的繁琐的控制方案；用调幅法代替调相法实现了无功功率的连续调节，极大地简化了控制器的设计，提高了输出的精度，使控制无死区；能以简单方法实现在零电流条件下并网运行。附图说明 图1为本专利技术结构示意图。 图2为实施例结构示意图。 图3为实施例整流单元与逆变单元示意图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。 如图l和图2所示，本实施例包括隔离变压单元、三相整流单元Z、逆变单元X、隔离开关GK、输出电抗器L和接触器KM1，所述隔离变压单元包括原边三相主绕组T和副边三类不同的三相子绕组Tl、 T2和T3，其中三相主绕组T的输入端依次经隔离开关GK和电网连接以接收交流电压，每组三相子绕组T1、T2和T3的输出端分别与三相整流单元Z的输入端相连接向三相整流单元输入交流电压，三相整流单元Z的输出端与逆变单元X的输入端相连，逆变单元X的输出端与电抗器L的一端连接，电抗器L的另一端依次经接触器KM1及隔离开关GK与电网相连接。 如图2所示，所述的三相子绕组Tl、 T2和T3各有N个，三相整流单元Z和逆变单元X均有3N个，N可按电网电压等级及逆变单元功率器件耐压等级选取。， 所述的三相子绕组Tl、 T2和T3分别为以下三种结构 所述的第一类三相子绕组Tl为副边电压与原边电压同相位绕组； 所述的第二类三相子绕组T2为副边电压超前原边电压20°绕组； 所述的第三类三相子绕组T3为副边电压滞后原边电压20°绕组。 如图3所示，所述的三相整流单元Z包括熔断器FS、三相整流桥D、滤波电容C1、C2和C3、均压放电电阻Rl和R2，其中熔断器FS的输入端与三相子绕组T1、T2或T3的输出端相连，熔断器FS的输出端与三相整流桥D相连，三相整流桥D的直流正极分别与第一滤波电容C1的正极、第一均压放电电阻R1的一端、第三滤波电容C3的一端以及逆变单元X的正极输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于直流侧有源结构及调幅控制的动态无功补偿装置，其特征在于，包括：隔离变压单元、整流单元、逆变单元、输出电抗器、接触器及隔离开关：隔离变压单元的输入端通过隔离开关与电网连接以输入交流电压，隔离变压单元的输出端与整流单元输入端相连并通过整流单元将输入的交流电压整流为直流电压，整流单元输出端与逆变单元的输入端相连接以向逆变单元输入直流电压，逆变单元将输入的直流电压逆变为与电源电压同相位而大小可变交流电压，其输出端与电抗器的输入端连接，电抗器的输出端依次串联接触器、隔离开关最终与电网相联并输出无功功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶芃生，凌志斌，李瑞来，胡顺全，
申请(专利权)人：山东新风光电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]