無極變容式智能電容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能電網電力電子技術領域，尤其涉及了一種電網中解決無功功率缺 損通過無極變化調節，滿足實現實時無功功率需要的一種無極變容式智能電容器。
【背景技術】
[0002] 目前智能電網中利用電力電子技術，解決無功功率補償方案有并聯無功功率補償 裝置，裝置主要以自愈式電容器為核心器件來完成一定的無功功率補償。這種以并聯電容 器來實現補償存在以下問題： 1、電容補償只能補償固定的無功，盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能 更有效適應負載無功的動態變化。
[0003] 2、電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調節，不能實現無功的平滑無級的調 節。電容器只能國定級數調節和投切，不能實現實時電壓調節滿足實時無功補償需求，造成 無功倒送問題。無功倒送在電力系統中是不允許的，特別是在負荷低谷時，無功倒送造成電 壓偏尚。
[0004] 3、對單臺無功補償裝置，需求不同種規格電容器來完成有級的無功調節，對裝置 本體設計來說結構復雜，體積龐大，造成單臺柜體制造材料增加，從而成本過高。
[0005] 4、使用多臺電容組網形成的裝置達到一定的無功補償量，裝置在安裝電容器時因 電容器個數較多，具體安裝布線復雜，造成工時成本浪費同時多臺構成系統，臺與臺之間的 輔助材料浪費很多。
[0006] 6、諧波問題。電容器具有一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽 命產生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統 的諧波干擾更嚴重，多臺組網構成的補償裝置，諧波電流會再每臺電容這間進行放大，造成 諧波振蕩頻率復雜，嚴重危害電網。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術存在的不足，本發明的目的就在于提供了一種無極變容式智能電容 器，能夠有效地解決單臺電容器實現無極變容，有效的將微電子技術和電容器相結合實現 智能化補償和精細化補償。
[0008] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種無極變容式智能電容 器，包括依次連接的輸入回路、開關電源、電壓逆變變換電路、UPQC控制系統、輸出回路，所 述電壓逆變變換電路的輸入端與輸入回路的輸出端相連接并與開關電源并聯；利用UPQC 原理與交流DC和AC轉換原理實現在電網和敏感負荷之間，相當于一個受控電壓源，能夠產 生任意幅值、相位和波形的電壓，將這個電壓疊加到智能電力電容上。
[0009] 作為一種優選方案，所述輸入回路包含輸入濾波回路，所述輸入濾波回路包括差 模抑制器與共模抑制器。
[0010] 作為一種優選方案，所述開關電源包含有高頻變壓器與電源管理芯片，所述高頻 變壓器的高頻變壓初級與輸入回路的輸入電源相連接、高頻變壓次級與電源管理芯片相連 接；所述開關電源為整個電容器供電，并實現多路隔離輸出。
[0011] 作為一種優選方案，所述電壓逆變變換電路包含AC-DC-AC轉換電路與功率變換 電路；用于完成電壓的變換。
[0012] 作為一種優選方案，所述UPQC控制系統采用UPQC控制器；用于實現電壓變化控制 和無功率以及諧波含量的處理。
[0013] 作為一種優選方案，所述輸出回路包括輸出濾波回路、反饋回路，且輸出濾波回路 包含連接電抗器；所述反饋電路的輸入端與輸出濾波回路相連接、輸出端經過傳輸電路與 功率變換電路相連接；電容器通過連接電抗器進行輸送，實現電容變容后的容量輸送到需 要補償的電網上。
[0014] 作為一種優選方案，所述輸出回路上并聯有保護電路。
[0015] 與現有技術相比，本發明的有益效果： 1. 提供動態無功補償支持，提高功率因數、實現無極變容； 2. 濾除用戶注入系統的諧波電流，諧波次數可根據需求設定； 3. 對系統的電壓暫降、暫升進行補償； 4. 抑制供電電壓中的諧波電壓分量、抑制電壓波動； 5. 補償三相不平衡電流； 6. 成本大幅下降，如：240kvar，市場價格大約2. 4萬，本發明成本為：6000元； 7. 結構簡單，容量大，能夠無極變容，實現了實時無功補償以保證電力系統電壓的連 續穩定性，能夠實時無功補償，優化無功潮流分布，對電網無功補償和電壓優化實時控制， 以實現從離線處理轉化為實時處理，提高全網各節點電壓合格率，減少網損，取得較好的經 濟性，大大降低了生產成本。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明的結構框圖； 圖2為本發明的電路原理圖； 圖3為本發明中UPQC控制系統的等效電路。
【具體實施方式】
[0017] 以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述具體 實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0018] 實施例： 如圖1所示，一種無極變容式智能電容器，包括依次連接的輸入回路1、開關電源2、電 壓逆變變換電路3、UPQC控制系統4、輸出回路5，所述電壓逆變變換電路的輸入端與輸入回 路的輸出端相連接并與開關電源并聯；所述輸入回路包含輸入濾波回路11，所述輸入濾波 回路11包括差模抑制器111與共模抑制器112;所述開關電源2包含有高頻變壓器21與 電源管理芯片22,所述高頻變壓器21的高頻變壓初級與輸入回路1的輸入電源相連接、高 頻變壓次級與電源管理芯片22相連接；所述電壓逆變變換電路3包含AC-DC-AC轉換電路 31與功率變換電路32;所述UPQC控制系統4采用UPQC控制器；所述輸出回路5包括輸出 濾波回路51、反饋回路52,且輸出濾波回路51包含連接電抗器511 ;所述反饋電路52的輸 入端與輸出濾波回路51相連接、輸出端經過傳輸電路6與功率變換電路32相連接；所述輸 出回路5上并聯有保護電路7。
[0019] 電路原理圖如圖2所示，所述差模抑制器111和共模抑制器112接在空氣開關（即 圖中的空開）引線上出線端，連接電抗器511在電容器前，具體實施時，電網電壓經過輸入 回路1，輸入回路1在電網分支回路的空氣開關后面，電壓經過差模抑制器111濾除電網低 頻干擾以及與電網正常工作時頻率偏差的干擾信號后疊加到共模抑制器112上，通過共模 抑制器112將同頻高幅值干擾波濾除后電壓同時疊加到開關電源2和電壓逆變變換電路3 上，開關電源2完成輸出分別提供各部分電路需要的工作電源，而電壓逆變變換電路3根據 UPQC控制系統4的UPQC控制器完成功率處理后得出電網實時需要的無功來給出需要疊加 在電容器上面的電壓具體值，反饋給電壓逆變變換電路3,電壓逆變變換電路3通過內部有 AC-DC-AC轉換電路31完成電容器變容需要的電壓，這一電壓疊加到電容器，電容器容值發 生變化，在將變化的容值通過連接電抗器511輸送到電網，完成電網所缺少的無功率的補 償。
[0020] 其中UPQC控制和交流DC和AC轉換完成電網和敏感負荷之間，相當于一個受控 電壓源，能夠產生任意幅值、相位和波形的電壓。UPQC串聯部分的等效電路如圖3所示，該
恒定。
[0021] 由于電力電子器件的非線性和波形非正弦的特點，由電力電子器件組成的電氣傳 動自動化裝置的電源側（網側）的電流不僅含有基波，還包含豐富的諧波，電控系統在整個 運行期間功率因數偏低，一般在0. 2 - 0. 8之間，同時起動無功沖擊大，引起電網電壓發生 波動，這些都會給電網的運行和效率帶來不良的影響，同時也會對接在該公用電網中的其 他用電設備帶來一些不良的影響甚至危害，統一電能質量控制器，即UPQC控制器，可以快 速平滑調節無功補償功率的大小，提供動態的電壓支撐，改善系統的運行性能。在系統發生 短路故障情況下，UPQC控制器的動態無功調節能力可以加快故障切除后內部工況的恢復過 程；在負載變化情況下，UPQC控制器可以使電網的電壓波動明顯降低，對工藝設備及變電 站安全運行和穩定電能質量均有很好的作用。
[0022] 最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制性技術方 案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而 不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種無極變容式智能電容器，其特征在于：包括依次連接的輸入回路、開關電源、電 壓逆變變換電路、UPQC控制系統、輸出回路，所述電壓逆變變換電路的輸入端與輸入回路的 輸出端相連接并與開關電源并聯。2. 根據權利要求1所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所述輸入回路包 含輸入濾波回路，所述輸入濾波回路包括差模抑制器與共模抑制器。3. 根據權利要求1所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所述開關電源包 含有高頻變壓器與電源管理芯片，所述高頻變壓器的高頻變壓初級與輸入回路的輸入電源 相連接、高頻變壓次級與電源管理芯片相連接。4. 根據權利要求1所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所述電壓逆變變 換電路包含AC-DC-AC轉換電路與功率變換電路。5. 根據權利要求1所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所述UPQC控制系 統采用UPQC控制器。6. 根據權利要求4所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所述輸出回路包 括輸出濾波回路、反饋回路，且輸出濾波回路包含連接電抗器；所述反饋電路的輸入端與輸 出濾波回路相連接、輸出端經過傳輸電路與功率變換電路相連接。7. 根據權利要求1或權利要求4所述的一種無極變容式智能電容器，其特征在于：所 述輸出回路上并聯有保護電路。
【專利摘要】本發明公開了一種無極變容式智能電容器，包括依次連接的輸入回路、開關電源、電壓逆變變換電路、UPQC控制系統、輸出回路，所述電壓逆變變換電路的輸入端與輸入回路的輸出端相連接并與開關電源并聯。本發明利用UPQC原理依據電網無功功率實際缺少情況來進行電壓變換，將電壓變換值疊加到電容器上實現端電壓變化從而使電容器容量發生容變，通過進行無極調節電容器端電壓，從而實現電容器無極調節，并且做到電容器投入電網時電壓變化，不會影響同電網下負載使用。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN104967129
【申請號】CN201510057200
【發明人】方樂, 陳銀
【申請人】江蘇嘉宇電氣科技有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年2月4日