CN211428925U - 一种tsc动态连续无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种TSC动态连续无功补偿装置，包括连接于变压器输出侧的电容器组、用于控制所述电容器组中各电容器是否进入工作状态的晶闸管控制器，还包括用于补偿控制的微处理器，连接于变压器输出侧的三相交流调压电路和受控于所述三相交流调压电路的附加电容器，所述微处理器通过PID调节控制所述三相交流调压电路的输出电压稳定在电压设定值，进而实现所述附加电容器无功补偿量的按需调节。本实用新型通过附加电容器实现无功功率的动态连续补偿、完全补偿，避免了电容器“投切振荡”现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及无功补偿技术领域，具体是一种TSC动态连续无功补偿装置。
背景技术
电力***中存在大量的无功负荷，如电力变压器、感应电机等，它们消耗的无功功率虽不直接对外做功，但却是建立和维持电气设备交变磁场、实现电能和磁能相互转换的必要条件。若***所需无功功率全由发电机产生，经线路远距离传输而来，容易导致沿途电力设备容量增大，***有功损耗增多，关键节点电压偏低，影响电能质量，严重地会出现***电压崩溃和稳定性事故。因此，实际电力***中，无功功率基本采用就地补偿的方式。
晶闸管投切电容器(TSC)是一个对供电网络无功功率波动进行动态补偿的相对独立***，广泛应用于配电网的动态无功功率补偿中。现有TSC无功补偿装置具有响应速度快，控制简单，使用时不产生谐波电流，损耗小等优点，但是存在以下问题：1、无功补偿功率只能分级补偿，不能连续补偿；2、无功补偿误差时大时小，始终存在误差，无法实现完全补偿；3、不管采用功率因数控制还是采用无功功率控制均可能发生电容器“投切振荡”现象。
实用新型内容
为克服现有TSC无功补偿装置存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现无功功率连续补偿、完全补偿，避免电容器“投切振荡”现象的TSC动态连续无功补偿装置。
为解决上述技术问题，本实用新型公开的TSC动态连续无功补偿装置，包括连接于变压器输出侧的电容器组、用于控制所述电容器组中各电容器是否进入工作状态的晶闸管控制器，主要是包括用于补偿控制的微处理器，连接于变压器输出侧的三相交流调压电路和受控于所述三相交流调压电路的附加电容器，所述微处理器通过PID调节控制所述三相交流调压电路的输出电压稳定在电压设定值，进而实现所述附加电容器无功补偿量的按需调节。
进一步的，所述三相交流调压电路输出端连接有线电压采样电路，所述线电压采样电路采样所述三相交流调压电路的输出电压反馈至微处理器，所述微处理器通过驱动电路连接所述三相交流调压电路；
所述微处理器根据采样得到的所述三相交流调压电路的实际输出电压和电压设定值，输出一定占空比的PWM信号，并通过驱动电路输送至所述三相交流调压电路，控制其实际输出电压稳定在电压设定值。
进一步的，所述三相交流调压电路由三条结构相同的单相交流调压电路构成，所述单相交流调压电路主要由双向开关电路和控制所述双向开关电路导通/关断的驱动开关构成。
进一步的，所述双向开关电路串联有LC滤波电路。
进一步的，所述驱动电路由依次三路电压互感器、电压比较器、反向电路、PWM信号协调电路、IGBT驱动模块构成。
进一步的，所述晶闸管控制器采用可控硅控制器配合继电器实现，所述可控硅控制器输出引脚连接所述继电器常开触点，所述继电器控制端由所述微处理器触发。
本实用新型的有益效果：通过附加电容器实现无功功率的动态连续补偿、完全补偿，避免了电容器“投切振荡”现象。
附图说明
图1为本实用新型TSC动态连续无功补偿装置的整体结构框图；
图2为三相交流调压电路的电路接线图；
图3为驱动电路的电路接线图；
图4为晶闸管控制电路的电路接线图；
图5为三相电容器的电路接线图；
图6为微处理器的主要接线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
从图1所示的本实用新型的具体实施方式可知，TSC动态连续无功补偿装置除了现有技术中已有的组成外，还包括连接于变压器输出侧的三相交流调压电路和受控于所述三相交流调压电路的附加电容器。注：图1中存在两处附加三相电容5是出于便于接线考虑，两处附加三相电容5实则为同一附加三相电容。
现有TSC无功补偿装置也是通过晶闸管控制器控制电容器是否投入电网进行无功功率补偿，但由于电容器容量固定，无法实现连续补偿。例如，TSC无功补偿装置有四个电容器，每个电容器能够补偿40KVA，那么其能够补偿的无功功率只能是0、40KVA、80KVA、120KVA、160KVA；即使将电容器组中的各电容器选择不同容量，也只能缩小补偿级差，无法完全消除。
图1中的三相电压采样电路和三相电流采样电路是用于对电网电压、电流进行检测，用于计算无功功率、有功功率、功率因数等参数，从而得出电网所需的无功功率补偿量，然后再选择性地控制电容器组投入电网进行无功功率补偿。
本实用新型的核心立意点在于，通过给出不同占空比的PWM信号，对三相交流调压电路的输出电压进行控制，从而实现补偿电容器无功功率补偿的按需调节。按需调节指的是，根据电网所需的总无功功率补偿量以及晶闸管控制器控制投切的电容器组补偿的无功功率，计算得出的附加电容器还需补偿的无功功率，进而可以得出三相交流调压电路应当输出的电压值。由此，实现补偿电容器无功功率补偿的按需调节转变为使三相交流调压电路按照电压设定值输出电压即可。
为稳定控制三相交流调压电路的输出电压，本实用新型采用PID调节的方式对其进行反馈控制，具体措施为，所述三相交流调压电路输出端连接有线电压采样电路，所述线电压采样电路采样所述三相交流调压电路的输出电压反馈至微处理器，所述微处理器通过驱动电路连接所述三相交流调压电路；所述微处理器根据采样得到的所述三相交流调压电路的实际输出电压和电压设定值，输出一定占空比的PWM信号，并通过驱动电路输送至所述三相交流调压电路，控制其实际输出电压稳定在电压设定值。
PID调节是经典控制理论中控制***的一种基本调节方式，是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。通过调节比例系数K、积分系数Ti、微分系数Td设定满足需求的调节规律。
本实用新型的具体电路实现描述如下：
三相交流调压电路由三条结构相同的单相交流调压电路构成，如图2所示。这里，以L1相为例进行介绍，L1相交流调压电路主要由第一双向开关电路和控制所述双向开关电路导通/关断的第一驱动开关构成。第一双向开关电路指的是开关S1、二极管D1-D4组成的双向开关，即D1、S1、D4开关和D2、S1、D3开关。当电源电压处于正半周时，开关S6始终关断以防止短路负载，D1、S1、D4开关与二极管D13状态互补，当D1、S1、D4开关关断时，二极管D13导通续流；当电源电压处于负半周时，D2、S1、D3开关与开关S6状态互补，当D2、S1、D3开关关断时，开关S6导通，D18导通续流。电感L1、电容C1组成了第一LC滤波电路。
开关S1-S6由驱动电路控制，如图3所示，驱动电路由依次三路电压互感器、电压比较器LM339、非门(反向电路)、PWM信号协调电路和IGBT驱动模块构成。这里的PWM信号协调电路指的是与取反的PWM信号进行与操作。
再次以L1相为例进行介绍，电压互感器采样L1相电压，输出5V正弦波，输出一端接地，另一端接到电压比较器LM339的引脚5，电压比较器LM339引脚4接地。当电源电压处于正半周时，引脚2输出高电平，经过非门、与门后输出低电平，开关S6关断；当电源电压处于负半周时，引脚2输出低电平，经过非门后输出高电平，与取反的PWM信号相与后驱动开关S6，这样S6周期性动作，开关S4、S5动作同S6。开关开关管S1～S3均为相同的PWM信号。
晶闸管控制器，如图4所示，采用可控硅控制器CF6B-3L配合继电器SA-414实现。可控硅控制器CF6B-3L的引脚8与继电器SA-414的引脚C(常开触点)相连，引脚9、10、11并接至继电器SA-414的引脚A(公共端)。可控硅控制器CF6B-3L的引脚13-24驱动三相电容器电路6个晶闸管。三相电容器电路接线图如图5所示。
继电器SA-414的引脚IN(控制端)接收微处理器的控制信号。当控制信号为低电平时，引脚C与引脚A维持常开状态，可控硅控制器CF6B-3L无驱动信号输出，6个晶闸管关断；当控制信号为高电平时，引脚C与引脚A常开状态变为常闭状态，可控硅控制器CF6B-3L输出驱动信号，6个晶闸管导通。EXB841为常规IGBT驱动模块。
微处理器选用DSP2812，其主要接线图如图6所示。
当电网需要补偿130KVA的无功功率，三相电容器1-4每个电容器能够补偿40KVA，那么可以随机选择投入其中三个电容器，然后再通过调节三相交流调压电路的输出电压，使得附加三相电容器5补偿10KVA无功功率即可，从而实现无功功率的动态连续补偿、完全补偿，同时也避免了电容器“投切振荡”现象。
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (6)
1.一种TSC动态连续无功补偿装置，包括连接于变压器输出侧的电容器组、用于控制所述电容器组中各电容器是否进入工作状态的晶闸管控制器，其特征在于，
还包括用于补偿控制的微处理器，连接于变压器输出侧的三相交流调压电路和受控于所述三相交流调压电路的附加电容器，所述微处理器通过PID调节控制所述三相交流调压电路的输出电压稳定在电压设定值，进而实现所述附加电容器无功补偿量的按需调节。
2.根据权利要求1所述的TSC动态连续无功补偿装置，其特征在于，所述三相交流调压电路输出端连接有线电压采样电路，所述线电压采样电路采样所述三相交流调压电路的输出电压反馈至微处理器，所述微处理器通过驱动电路连接所述三相交流调压电路；
所述微处理器根据采样得到的所述三相交流调压电路的实际输出电压和电压设定值，输出一定占空比的PWM信号，并通过驱动电路输送至所述三相交流调压电路，控制其实际输出电压稳定在电压设定值。
3.根据权利要求2所述的TSC动态连续无功补偿装置，其特征在于，所述三相交流调压电路由三条结构相同的单相交流调压电路构成，所述单相交流调压电路主要由双向开关电路和控制所述双向开关电路导通/关断的驱动开关构成。
4.根据权利要求3所述的TSC动态连续无功补偿装置，其特征在于，所述双向开关电路串联有LC滤波电路。
5.根据权利要求3或4所述的TSC动态连续无功补偿装置，其特征在于，所述驱动电路由依次三路电压互感器、电压比较器、反向电路、PWM信号协调电路、IGBT驱动模块构成。
6.根据权利要求5所述的TSC动态连续无功补偿装置，其特征在于，所述晶闸管控制器采用可控硅控制器配合继电器实现，所述可控硅控制器输出引脚连接所述继电器常开触点，所述继电器控制端由所述微处理器触发。
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