專(zhuān)利名稱：一種磁控瞬刻無(wú)功補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種即刻無(wú)功補(bǔ)償方法，適用于目前電力系統(tǒng)各個(gè)電壓等級(jí)，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)功補(bǔ)償是提高用電負(fù)載功率因數(shù)，減少電能傳輸中無(wú)功電流造成損耗的一項(xiàng)重要節(jié)能方式，傳統(tǒng)型的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)主要由電力電容器，用電功率因數(shù)控制器，抗涌流電抗器組成。其缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)連續(xù)可控調(diào)節(jié)。最近幾年又出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(MCR),
現(xiàn)在的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要通過(guò)在線路上并聯(lián)可調(diào)電抗器吸收過(guò)補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功，其實(shí)現(xiàn)方式
有三1,采用可調(diào)氣隙的可控電抗器，缺點(diǎn)為調(diào)節(jié)緩慢，存在諧波。2采用直流偏磁式可調(diào)
電抗器，由于鐵心材料的飽和現(xiàn)象，這種電抗器三次諧波含量超過(guò)30%,在現(xiàn)實(shí)中幾乎不適用。3采用調(diào)節(jié)分接頭的方式調(diào)節(jié)可控電感電感量，這種方式調(diào)節(jié)過(guò)于緩慢，同時(shí)這種可控電感損壞幾率高，成本昂貴。通過(guò)以上分析可知，目前存在的無(wú)功補(bǔ)償裝置不能夠快速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。
上世紀(jì)末巨磁電阻的發(fā)現(xiàn)使的德法兩位科學(xué)家獲得了 2007年的諾貝爾獎(jiǎng)，同時(shí)也開(kāi)啟了磁控電阻在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，目前的這類(lèi)產(chǎn)品基本稱為磁敏電阻。磁敏電阻的出現(xiàn)使得電阻的阻值可以通過(guò)電阻所在區(qū)域的磁場(chǎng)(該磁場(chǎng)必須與電阻兩端一致，磁場(chǎng)方向與電阻電流方向垂直則不會(huì)產(chǎn)生巨磁效應(yīng))瞬時(shí)變化來(lái)即時(shí)調(diào)節(jié)，將這種磁敏電阻應(yīng)用到無(wú)功補(bǔ)償裝置中便可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的連續(xù)瞬時(shí)可調(diào)，由于電阻與電容皆為線性器件，故通過(guò)調(diào)節(jié)磁敏電阻阻值的方式實(shí)現(xiàn)的功率因數(shù)即刻調(diào)節(jié)不存在產(chǎn)生諧波問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)任何副作用的電力系統(tǒng)功率因數(shù)即刻連續(xù)可調(diào)系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)與補(bǔ)償電容器串聯(lián)在一起的磁敏電阻阻值的大小，從而調(diào)節(jié)注入電網(wǎng)容性電流的大小，連續(xù)快速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。
本發(fā)明包括固定容量的電容器組，調(diào)節(jié)用電容器組，可控電源以及中心處理器。固定容量電容器組用來(lái)補(bǔ)償固定數(shù)量無(wú)功功率；調(diào)節(jié)電容器組用來(lái)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)變化的無(wú)功功率，電流大小的調(diào)節(jié)是通過(guò)磁敏電阻來(lái)調(diào)節(jié)的，通過(guò)改變加在磁敏電阻上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，電阻值隨之變化，流過(guò)的電流也隨之變化；可控電源包括三路，分別給A，B，C三相可調(diào)節(jié)的與電容串聯(lián)的磁敏電阻勵(lì)磁。中心處理器接收三相電壓電流信號(hào)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)功率因數(shù)的計(jì)算，通過(guò)分析系統(tǒng)的功率因數(shù)數(shù)值，電壓幅值，電流大小，從而確定系統(tǒng)所需要補(bǔ)充的無(wú)功容量，當(dāng)確定系統(tǒng)所需無(wú)功容量后，按照固定容量電容器組可補(bǔ)償無(wú)功功率的數(shù)量，來(lái)確定需要投入固定容量電容器組的數(shù)量，當(dāng)把固定容量的電容器組投入后，剩余的需要補(bǔ)充的無(wú)功容量由調(diào)節(jié)用電容器組完成。通過(guò)中心處理器已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，調(diào)整可控電源輸出的直流電流，通過(guò)穿過(guò)磁敏電阻的磁場(chǎng)來(lái)控制阻值，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)無(wú)功容量的可靠精準(zhǔn)補(bǔ)充。當(dāng)調(diào)節(jié)電容器投入后，主控制器立刻對(duì)系統(tǒng)的功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量，如果沒(méi)達(dá)到要求，則繼續(xù)調(diào)節(jié)磁敏電阻阻值，直到功率因數(shù)到達(dá)誤差允許要求。
功率因數(shù)的計(jì)算公式為
<formula>formula see original document page 3</formula>
在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，如圖1，電容器組接線為星形結(jié)構(gòu)，采用三相統(tǒng)一補(bǔ)償方式，既需要補(bǔ)充的無(wú)功容量為系統(tǒng)三相需補(bǔ)充無(wú)功容量之和。然后用總的容量去除以固定容量電容器組的容量來(lái)決定需投入的數(shù)量。剩余需補(bǔ)充無(wú)功容量則由可調(diào)容量電容器組完成，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程需要分別計(jì)算三相需補(bǔ)償無(wú)功容量，以此決定需要的阻值，從而達(dá)到精確補(bǔ)償。
在中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中，如圖2,因?yàn)槿嗑膳c地構(gòu)成補(bǔ)償回路，三相可以分別補(bǔ)償，三相需要分別計(jì)算需補(bǔ)充的容量:<formula>formula see original document page 4</formula>
三相的容量分別除以該相的固定電容器組容量，從而得到該相需投入的固定容量電容器組的數(shù)量和此外需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量，通過(guò)這部分另外需要補(bǔ)償?shù)娜萘烤涂梢缘玫酱琶綦娮鑴?lì)磁需要的直流電流，從而實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)償。
磁敏電阻阻值的變化通過(guò)平行穿過(guò)它的磁場(chǎng)控制，采用直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。整個(gè)可控電阻由三部分組成電阻，鐵心，線圈。如圖3,通過(guò)在線圈上加直流勵(lì)磁電流，便可以得到穿過(guò)電阻的磁力線，改變勵(lì)磁電流便可以改變電阻值。


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圖1為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償示意圖1:固定容量的電容器組 2:調(diào)節(jié)用電容器組 3: A相可控磁敏電阻4: B相可控磁敏電阻5: C相可控磁敏電阻 6:可控電源7:中心處理器
圖2為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償示意圖1:固定容量的電容器組 2:調(diào)節(jié)用電容器組
3: A相可控磁敏電阻4: B相可控磁敏電阻5:C相可控磁敏電阻 6:可控電源7:中心處理器
圖3為包括勵(lì)磁回路的可控電阻示意圖1:電阻2:線圈3:磁體具體實(shí)施方式
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現(xiàn)結(jié)合附圖給出最佳實(shí)施方式最佳實(shí)施方式1:
結(jié)合圖1，給出中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)即刻無(wú)功容量補(bǔ)充方案首先中心處理器7采集系統(tǒng)中的三相電壓和電流，計(jì)算出系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量(Q),然后將Q除以固定容量的電容器組l的容量取整數(shù)(N)，然后向系統(tǒng)內(nèi)投入N組固定容量的電容器，然后再次對(duì)需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量進(jìn)行分析，從而決定調(diào)節(jié)用電容器組2各相需要的勵(lì)磁，然后將勵(lì)磁電流通入，投入調(diào)節(jié)用電容器組2 。
最佳實(shí)施方案2:
結(jié)合圖2給出中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)暫態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方案，在此方案中采用三相分別補(bǔ)償方式，現(xiàn)以A相作為實(shí)例來(lái)說(shuō)明，首先中心處理器7通過(guò)A相電壓和電流計(jì)算A相需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量(Q)，然后用Q除以固定容量的電容器組1 A相的容量，得出需要投入的固定容量電容器組的數(shù)量，投入后，再對(duì)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量進(jìn)行分析，確定調(diào)節(jié)用電容器組2需要的勵(lì)磁電流，然后投入。
權(quán)利要求
1，一種磁控瞬刻無(wú)功補(bǔ)償方法，基于對(duì)磁敏電阻阻值的可靠靈活控制，其特征是通過(guò)計(jì)算整個(gè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量，首先投入固定容量的電容器組，進(jìn)行一次補(bǔ)償，然后對(duì)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量進(jìn)行進(jìn)一步分析，通過(guò)可調(diào)電容器組進(jìn)行二次瞬間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可調(diào)電容器組通過(guò)磁敏電阻和電容器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，磁敏電阻的阻值可通過(guò)穿過(guò)它的磁場(chǎng)進(jìn)行控制，此時(shí)的磁力線與電阻中流過(guò)的電流方向一致?？勺兇艌?chǎng)由中心處理器調(diào)節(jié)通過(guò)線圈的直流電流實(shí)現(xiàn)，由于巨磁效應(yīng)，磁敏電阻在變化的磁場(chǎng)中阻值隨之變化，這樣，就可以調(diào)節(jié)注入系統(tǒng)的無(wú)功性質(zhì)的電流大小。
2， 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁敏電阻阻值的靈活控制，是指在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，由于三相補(bǔ)償相互關(guān)聯(lián)，A，B，C三相動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電流由中心處理器綜合處理，三相一塊動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)程序算法中采用逐次逼近快速算法，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)；在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，三相分開(kāi)計(jì)算，采用單相一次性動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，不采用逐次逼近算法。
3,根據(jù)權(quán)利要求1所述磁敏電阻阻值的靈活控制，所采用的原理是巨磁電阻效應(yīng)。
全文摘要
一種磁控瞬刻無(wú)功補(bǔ)償方法，基于對(duì)磁敏電阻阻值的可靠靈活控制，來(lái)調(diào)節(jié)電容器注入系統(tǒng)的容性電流。該方法包括數(shù)據(jù)采集，參數(shù)計(jì)算，電阻阻值調(diào)整。通過(guò)計(jì)算整個(gè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，得出需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量，首先投入固定容量的電容器組，進(jìn)行一次補(bǔ)償，然后對(duì)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量進(jìn)行進(jìn)一步分析，通過(guò)可調(diào)電容器組進(jìn)行二次瞬間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可調(diào)電容器組通過(guò)磁敏電阻和電容器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，磁敏電阻的阻值可通過(guò)穿過(guò)它的磁場(chǎng)進(jìn)行控制，此時(shí)的磁力線與電阻中流過(guò)的電流方向一致。可變磁場(chǎng)由中心處理器調(diào)節(jié)通過(guò)線圈的直流電流產(chǎn)生，由于巨磁效應(yīng)，磁敏電阻在變化的磁場(chǎng)中阻值隨之變化，這樣，就可以調(diào)節(jié)注入系統(tǒng)的無(wú)功性質(zhì)的電流的大小。從而精確瞬時(shí)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。同時(shí)由于電容與電阻均為線性元件，不產(chǎn)生諧波。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101635464SQ20091017003
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
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