电能质量综合补偿装置
专利汇可以提供电能质量综合补偿装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种 电能 质量 综合补偿装置，包括：测量 电路 ，用于测量和提取系统侧和负载侧 电压 信号 和 电流 信号；控制电路，用于将 采样 电压信号和电流信号转变为 数字信号 ，通过分析和计算并输出 控制信号 ；IGBT四桥臂双电平逆变器，根据控制电路输出的控制信号控制电路桥臂上的IGBT的导通和关断；电抗器，将所述IGBT四桥臂逆变器的 输出电压 信号转换为电流，并 叠加 到负载侧电流上； 滤波器 ，用于滤除负载侧谐波。所述测量电路采样电压信号和电流信号后，输入到所述控制电路并进行处理，所述控制电路根据处理后的结果调节所述IGBT四桥臂双电平逆变器的输出电压，经所述电抗器转变为电流，再叠加到负载侧电流上。，下面是电能质量综合补偿装置专利的具体信息内容。
1.一种电能质量综合补偿装置，其特征在于，包括:
测量电路，用于测量和提取系统侧和负载侧电压信号和电流信号； 控制电路，用于将采样的电压信号和电流信号转变为数字信号，通过 分析和计算并输出控制信号，以控制电路桥臂上的IGBT四桥臂双电 平逆变器的导通和关断；
电抗器，将所述IGBT四桥臂逆变器的输出电压信号转换为电流，并 叠加到负载侧电流上；
滤波器，用于滤除负载侧谐波。
2.根据权利要求1所述的电能质量综合补偿装置，其特征在于，控制 电路包括数字信号处理器DSP和基于DSP的控制系统。
3.根据权利要求1或2所述的电能质量综合补偿装置，其特征在于， 所述IGBT四桥臂逆变器的电路上还串联有限流电阻。
4.根据权利要求2所述电能质量综合补偿装置，其特征在于，所述数 字信号处理器DSP为32位DSP芯片TMS320LF2812。
技术领域
本实用新型涉及一种用于提高低压配电网的电能质量的电力节能装 置，尤其是一种电能质量综合补偿装置。
背景技术
低压配电网的节能技术包括三个方面：(1)采用补偿装置在靠近无 功负载的位置就近提供无功功率，避免无功电流在低压供电线路中流动， 降低线路损耗；(2)采用补偿装置在靠近谐波负载的位置消除谐波电流， 避免谐波功率在变压器和供电线路上的传播，减少谐波损耗；(3)采用 补偿装置平衡供电线路三相功率，减小中线的电流，达到减少中线电流 在线路上的损耗。
现有技术主要是利用“电容器投切方式”来解决上述第(1)种技术 问题；采用“无源滤波器方式”来解决上述第(2)种技术问题；而对第 (3)种技术问题，目前尚未有好的解决方案。
“电容器投切方式”通常用接触器或者晶闸管控制电容器组投切来 实现。由于电容器组投切装置工作原理简单，投资少，效果好，因此它 被电力部门广泛采用。但是由于它是依靠并联电容器组来提供无功功率， 因而存在如下缺点：
1)响应时间长，通常要几百个毫秒，不能补偿动态无功；
2)补偿容量受到电网电压的限制，电网电压越低，输出无功越小， 而此时恰恰需要向电网输出无功，以期抬高电网电压水平；
3)由于向电网并联了电容，有可能因此引起谐波放大，甚至引起谐 振短路支路；
4)因为分级投切电容，受电容器额定容量限制，补偿无功容量和系 统所需无功有一定的差别，功率因数不能提的很高。
“无源滤波器”是由电力电容器、电抗器和电阻器组合而成。无源 滤波具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因 此无源滤波是目前广泛采用的抑制谐波的主要手段。无源滤波器通过在 系统中为谐波提供一并联低阻通路，以起到滤波作用，其滤波特性是由 系统和滤波器的阻抗比所决定的，因而存在以下缺点：
1)谐波特性受系统参数的影响较大；
2)只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用；
3)滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调；
4)谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载；
5)有效材料消耗多，体积大。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可快速提高 配电网的电能质量的综合补偿装置，该装置可以快速无级差地连续补偿 无功功率，消除电流谐波，平衡三相功率，为用户提供高质量的电能， 同时降低电力传输过程中的损耗。
为实现上述目的，本实用新型提供一种电能质量综合补偿装置，包 括：
测量电路，用于测量和提取系统侧和负载侧电压信号和电流信号；
控制电路，用于将采样的电压信号和电流信号转变为数字信号，通 过分析和计算并输出控制信号；
IGBT四桥臂双电平逆变器，根据控制电路输出的控制信号控制电路 桥臂上的IGBT的导通和关断；
电抗器，将所述IGBT四桥臂逆变器的输出电压信号转换为电流，并 叠加到负载侧电流上；
滤波器，用于滤除负载侧谐波；
其中，所述测量电路采样电压信号和电流信号后，输入到所述控制 电路并进行处理，所述控制电路根据处理后的结果调节所述IGBT四桥臂 双电平逆变器的输出电压，经所述电抗器转变为电流，再叠加到负载侧 电流上。
进一步，控制电路包括数字信号处理器DSP和基于DSP的控制系统。
进一步，所述IGBT四桥臂逆变器的电路上还串联有限流电阻。
进一步，所述数字信号处理器DSP为32位DSP芯片TMS320LF2812。
本实用新型能够充分实现补偿三相电流不平衡、调节系统功率因数、 抑制电网谐波和快速无差级地连续吸收或者释放无功功率；此外，本实 用新型还可以有效地抑制电网电压的闪变、跌落或瞬时供电中断；不容 易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化；在电压低时仍能 提供较强的无功支撑，并且可以从感性到容性全范围内连续调节，使得 其无功输出相当于同容量静止无功补偿器(SVC)的1.4～2倍。
附图说明
附图为本实用新型示意图。
具体实施方式
测量电路6，用于测量和提取系统侧2和负载侧3电压信号和电流信 号；
控制电路5，包括数字信号处理器DSP和基于DSP的控制系统，用于 将采样模拟信号转变为数字信号，通过分析和计算并输出控制信号；
IGBT四桥臂双电平逆变器9，根据控制电路5输出的控制信号控制 电路桥臂上的IGBT的导通和关断；
电抗器10，将IGBT四桥臂逆变器9的输出电压信号转换为电流，并 叠加到负载侧3的电流上；
滤波器1，用于滤除负载侧3谐波；
IGBT四桥臂双电平逆变器9的电路上还串联有限流电阻8，电源电 路4向控制电路5供电；其中，数字信号处理器DSP采用32位DSP芯片 TMS320LF2812。
本装置工作时，控制电路5根据测量电路6采样的电压和电流信号 计算出需要补偿的功率，然后转换位IGBT桥控制信号，并发出高速切换 的PWM信号来控制IGBT桥的开关，经电抗器10的电感后，转换为电流， 最后通过与负载侧3电流的叠加，调节系统侧2电流的大小、相位和谐 波分量，从而实现平衡三相电流、调节功率因数和抑制谐波，并通过滤 波器1补偿电流谐波。本装置冷启动时，首先投入限流电阻8，以抑制合 闸瞬间对直流电容器组7充电造成的电流冲击。
下表为本装置与传统产品在功能和特点的比较：
比较项目 本装置 TSC SVC PF 动作时间 几毫秒 几秒 几百毫秒 几十毫秒 吸收无功 可以 不可以 可以 不可以 发生无功 可以 可以 可以 可以 无级差补偿无功 可以 不可以 可以 可以 补偿谐波 可以 不可以 不可以 可以 抑制电压闪变 可以 不可以 不可以 不可以 引起谐振短路 不可能 可能 可能 可能 补偿不平衡无功 功率 可以 可以 可以 不可以 精准电压控制 可以 不可以 不可以 不可以
注：TSC表示电容器组投切装置，SVC表示静止无功补偿器，PF表示 无源滤波装置。
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