本發(fā)明實(shí)施例涉及一種電網(wǎng)補(bǔ)償，尤其涉及一種船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前船舶電站在起動(dòng)大負(fù)載感抗設(shè)備(如：電動(dòng)機(jī))時(shí)，為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，通常采用降壓起動(dòng)方式或變頻起動(dòng)方式。常用的降壓起動(dòng)方式包括星三角起動(dòng)，自耦降壓起動(dòng)和軟起動(dòng)器起動(dòng)。這些降壓起動(dòng)方式降低了起動(dòng)電流，會(huì)降低大負(fù)載感抗設(shè)備的起動(dòng)力矩，從而降低了大負(fù)載感抗設(shè)備帶載起動(dòng)的能力，特殊地，變頻起動(dòng)也會(huì)由于變頻啟動(dòng)的原理降低設(shè)備的起動(dòng)力矩，從而降低了設(shè)備帶載起動(dòng)的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償裝置及方法，以實(shí)現(xiàn)在大感性負(fù)載起動(dòng)時(shí)，提供足夠的容性無(wú)功功率，在降低對(duì)電網(wǎng)無(wú)功輸出的要求減少或消除起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊基礎(chǔ)上，還同時(shí)保證負(fù)載的起動(dòng)力矩。

2、為達(dá)到以上目的，第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償裝置，該裝置包括：容性功率補(bǔ)償啟動(dòng)模塊、容性功率補(bǔ)償模塊、負(fù)載感抗模塊啟動(dòng)模塊及功率因數(shù)檢測(cè)模塊；所述容性功率補(bǔ)償模塊包括可調(diào)電抗器、可調(diào)控制開(kāi)關(guān)及補(bǔ)償電容單元；

3、所述負(fù)載感抗啟動(dòng)模塊連接三相高壓母線與外部負(fù)載感抗模塊；所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊設(shè)置在所述外部負(fù)載感抗模塊的輸出端；所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊與所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)電連接；

4、所述可調(diào)電抗器的輸入端通過(guò)所述容性功率補(bǔ)償啟動(dòng)模塊與三相高壓母線電連接；所述可調(diào)電抗器的輸出端與所述補(bǔ)償電容單元串聯(lián)電連接；所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)與及所述可調(diào)電抗器的控制端電連接。

5、可選的，該裝置還包括：工作啟動(dòng)控制模塊及變壓器；所述變壓器的原線圈的第一端與a相高壓母線連接；所述變壓器的原線圈的第二端與c相高壓母線連接；所述變壓器的副線圈的第一端與a相低壓母線連接；所述變壓器的副線圈的第二端與c相低壓母線連接；

6、所述負(fù)載感抗模塊啟動(dòng)模塊包括第一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)及第一啟動(dòng)線圈；所述第一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與所述第一啟動(dòng)線圈耦合連接；

7、所述a相低壓母線通過(guò)所述工作啟動(dòng)控制模塊與所述第一啟動(dòng)線圈的第一端連接；所述第一啟動(dòng)線圈的第二端與所述c相低壓母線連接；所述第一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)連接所述三相高壓母線。

8、可選的，所述容性功率補(bǔ)償啟動(dòng)模塊包括：第二啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、第二啟動(dòng)線圈、第一延時(shí)線圈及第一延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)；所述第二啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與所述第二啟動(dòng)線圈耦合連接；所述第一延時(shí)線圈及所述第一延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)耦合連接；

9、所述a相低壓母線通過(guò)所述工作啟動(dòng)控制模塊還與所述第一延時(shí)線圈的第一端連接；所述第一延時(shí)線圈的第一端與所述c相低壓母線連接；

10、所述a相低壓母線通過(guò)所述工作啟動(dòng)控制模塊還與所述第一延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)的第一端連接；所述第一延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)的第二端與所述第二啟動(dòng)線圈的第一端電連接；所述第二啟動(dòng)線圈的第二端與所述c相低壓母線連接；所述第二啟動(dòng)開(kāi)關(guān)連接所述三相高壓母線與所述可調(diào)電抗器。

11、可選的，所述補(bǔ)償電容單元為角型補(bǔ)充電容單元；所述補(bǔ)償電容單元包括第一電容、第二電容及第三電容；所述可調(diào)電抗器包括第一可變電感、第二可變電感及第三可變電感；

12、a相高壓母線通過(guò)所述第一可變電感與所述第一電容的第一端及所述第三電容的第一端電連接；b相高壓母線通過(guò)所述第二可變電感與所述第一電容的第二端電連接；所述第一電容的第二端與所述第二電容的第一端電連接；c相高壓母線通過(guò)所述第三可變電感與所述第二電容的第二端電連接；所述第二電容的第二端與所述第三電容的第二端電連接；所述第一可變電感的滑動(dòng)端、所述第二可變電感的滑動(dòng)端及所述第三可變電感的滑動(dòng)端均與所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)電連接。

13、可選的，所述補(bǔ)償電容單元為星型補(bǔ)償電容單元；所述補(bǔ)償電容單元包括第一電容、第二電容及第三電容；

14、所述可調(diào)電抗器包括第一可變電感、第二可變電感及第三可變電感；

15、a相高壓母線通過(guò)所述第一可變電感與所述第二電容的第一端電連接；b相高壓母線通過(guò)所述第二可變電感與所述第一電容的第一端電連接；c相高壓母線通過(guò)所述第三可變電感與所述第三電容的第一端電連接；所述第一電容的第二端與所述第二電容的第二端及所述第三電容的第二端電連接；所述第一可變電感的滑動(dòng)端、所述第二可變電感的滑動(dòng)端及所述第三可變電感的滑動(dòng)端均與所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)電連接。

16、可選的，該裝置還包括：放電模塊及放電控制開(kāi)關(guān)；

17、所述可調(diào)電抗器通過(guò)所述放電控制開(kāi)關(guān)與所述放電模塊電連接。

18、可選的，所述放電控制開(kāi)關(guān)包括放電開(kāi)關(guān)、放電控制線圈、第一延時(shí)常開(kāi)開(kāi)關(guān)、第二延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)及第二延時(shí)線圈；所述放電開(kāi)關(guān)與所述放電控制線圈耦合連接；所述第二延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)及所述第二延時(shí)線圈耦合連接；所述第一延時(shí)常開(kāi)開(kāi)關(guān)與所述第一延時(shí)線圈耦合連接；

19、所述a相低壓母線通過(guò)所述第一延時(shí)常開(kāi)開(kāi)關(guān)與所述第二延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)的第一端及所述第二延時(shí)線圈的第一端電連接；

20、所述第二延時(shí)常閉開(kāi)關(guān)的第二端通過(guò)所述放電控制線圈的第一端電連接；所述放電控制線圈的第二端與所述第二延時(shí)線圈的第二端與所述c相低壓母線連接；所述放電開(kāi)關(guān)與所述放電模塊電連接。

21、可選的，所述第一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的最大允許合閘電流為：

22、其中,i0為容性功率補(bǔ)償模塊的額定電流，xc和xl為所述船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償裝置的容抗和感抗。

23、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償方法，其特征在于，應(yīng)用于上述第一方面所述的船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償裝置；所述船用動(dòng)態(tài)超前容性功率補(bǔ)償方法包括：

24、根據(jù)負(fù)載感抗模塊低速啟動(dòng)階段的初始功率因數(shù)、負(fù)載感抗模塊不同階段的目標(biāo)需求功率因數(shù)、負(fù)載感抗模塊啟動(dòng)完成階段的有功功率及負(fù)載感抗模塊的額定電壓確定所述補(bǔ)償電容單元的最大靜態(tài)補(bǔ)償電容容量；

25、控制所述負(fù)載感抗模塊啟動(dòng)模塊及所述容性功率補(bǔ)償啟動(dòng)模塊工作，并同時(shí)接收所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)的所述負(fù)載感抗模塊不同階段輸出的實(shí)時(shí)功率因素；

26、根據(jù)所述實(shí)時(shí)功率因數(shù)控制所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)輸出不同控制狀態(tài)以使所述可調(diào)電抗器輸出可調(diào)電感值；其中，不同實(shí)時(shí)功率因數(shù)下的容性功率補(bǔ)償模塊容性功率補(bǔ)償量由所述可調(diào)電抗器輸出的可調(diào)電感及所述補(bǔ)償電容單元的最大靜態(tài)補(bǔ)償電容容量確定。

27、可選的，根據(jù)所述實(shí)時(shí)功率因數(shù)控制所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)輸出不同控制狀態(tài)以使所述可調(diào)電抗器輸出可調(diào)電感值，包括：

28、在所述負(fù)載感抗模塊低速啟動(dòng)階段時(shí)，接收所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)的的實(shí)時(shí)功率因數(shù)為第一實(shí)時(shí)功率因數(shù)，控制所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)輸出第一控制狀態(tài)以使所述可調(diào)電抗器輸出第一電感值；

29、在所述負(fù)載感抗模塊轉(zhuǎn)速提升階段時(shí)，接收所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)的的實(shí)時(shí)功率因數(shù)為第二實(shí)時(shí)功率因數(shù)，控制所述可調(diào)控制開(kāi)關(guān)輸出第二控制狀態(tài)以使所述可調(diào)電抗器輸出第二電感值；

30、其中，所述第一電感值小于所述第二電感值；所述第二實(shí)時(shí)功率因數(shù)大于所述第一實(shí)時(shí)功率因數(shù)。

31、本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)負(fù)載感抗啟動(dòng)模塊工作時(shí)，外部負(fù)載感抗模塊啟動(dòng)工作，此時(shí)控制容性功率補(bǔ)償啟動(dòng)模塊啟動(dòng)工作，同時(shí)所述功率因數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)所述外部負(fù)載感抗模塊不同工作階段的功率因數(shù)；可調(diào)控制開(kāi)關(guān)則根據(jù)不同的功率因數(shù)調(diào)節(jié)可調(diào)電抗器的電感輸出值，如此可調(diào)電抗器的不同電感輸出值與補(bǔ)償電容單元的固定輸出電容值確定容性功率補(bǔ)償模塊的不同容性無(wú)功功率，從而使得容性功率補(bǔ)償模塊在外部負(fù)載感抗模塊不同啟動(dòng)工作階段提供不同的容性無(wú)功功率，降低對(duì)電網(wǎng)無(wú)功輸出的要求，減少或消除不同啟動(dòng)階段對(duì)電網(wǎng)的沖擊基礎(chǔ)上，還同時(shí)保證負(fù)載的起動(dòng)力矩。