靜止無(wú)功發(fā)生器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種靜止無(wú)功發(fā)生器，包括直流輸入端、IGBT功率模塊和三相輸出端，IGBT功率模塊包括三相四橋臂逆變電路，三相四橋臂逆變電路與直流輸入端并聯(lián)，三相四橋臂逆變電路包括并聯(lián)的A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂和中線(xiàn)橋臂，A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的中間節(jié)點(diǎn)分別連接至三相輸出端，中線(xiàn)橋臂的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)三條中線(xiàn)支路連接至三相輸出端。三相四橋臂逆變電路相當(dāng)于在三相三線(xiàn)逆變電路上增加一個(gè)橋臂對(duì)其直接控制，產(chǎn)生中性點(diǎn)電壓，并提供中性點(diǎn)電流流經(jīng)通路，使三相四橋臂逆變電路產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立的電壓，在不平衡和非線(xiàn)性負(fù)載時(shí)維持三相輸出電壓的對(duì)稱(chēng)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，即不存在對(duì)直流電壓利用率低的問(wèn)題，且系統(tǒng)體積小，工作可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】靜止無(wú)功發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)功補(bǔ)償裝置，更具體地說(shuō)，它涉及一種靜止發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]靜止無(wú)功發(fā)生器,英文描述為:Static Var Generator,簡(jiǎn)稱(chēng)為SVG。又稱(chēng)高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生裝置，或靜止同步補(bǔ)償器。是指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。SVG是目前無(wú)功功率控制領(lǐng)域內(nèi)的最佳方案。相對(duì)于傳統(tǒng)的調(diào)相機(jī)、電容器電抗器、以晶閘管控制電抗器TCR為主要代表的傳統(tǒng)SVC等方式，SVG有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0003]三相不平衡是電能質(zhì)量的重要表征量之一。不平衡電流影響變壓器的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，造成變壓器損耗增加，嚴(yán)重時(shí)將損壞變壓器。不平衡電流在中性線(xiàn)上產(chǎn)生較大的電流損耗，影響線(xiàn)路的傳輸效率，同時(shí)無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳輸將使得線(xiàn)路損耗擴(kuò)大，嚴(yán)重影響輸電效率。無(wú)功功率及不平衡電流都影響線(xiàn)路的傳輸容量，不利于電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。針對(duì)三相系統(tǒng)中的不平衡問(wèn)題，電力系統(tǒng)常常采用中心線(xiàn)諧振方式抑制不平衡電流，該方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但易產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，危害電力網(wǎng)絡(luò)的安全。而在無(wú)功補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多，常見(jiàn)的有并聯(lián)電容器補(bǔ)償，晶閘管控制電抗器補(bǔ)償(TCR)等。并聯(lián)電容器補(bǔ)償成本最低，但補(bǔ)償需階梯實(shí)現(xiàn)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。TCR成本相對(duì)較高，但補(bǔ)償過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波電流，影響電能質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，IGBT等可控器件成本越來(lái)越低，全控型補(bǔ)償電路逐步應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，人們需要一種能更有效解決三相系統(tǒng)中的不平衡問(wèn)題的靜止無(wú)功發(fā)生器。
[0004]目前，市場(chǎng)上的靜止無(wú)功發(fā)生器，包括主回路和控制器，所述主回路包括負(fù)載側(cè)電壓互感器和依次串聯(lián)的接觸器、低壓開(kāi)關(guān)、負(fù)載側(cè)電流互感器、LC濾波模塊、IGBT輸出電流互感器和IGBT功率單元。控制器分別通過(guò)負(fù)載側(cè)電流互感器、負(fù)載側(cè)電壓互感器和IGBT側(cè)電流互感器獲取負(fù)載側(cè)電流信號(hào)、負(fù)載側(cè)電壓信號(hào)和IGBT側(cè)電流信號(hào)，并計(jì)算出待補(bǔ)償無(wú)功電流，生成控制信號(hào)輸出至低壓開(kāi)關(guān)和IGBT功率模塊，IGBT功率模塊三相輸出端輸出無(wú)功補(bǔ)償電流，經(jīng)LC濾波模塊后注入三相交流電網(wǎng)。這種靜止無(wú)功發(fā)生器，其IGBT功率模塊一般采用三相三橋臂逆變電路，其一般采用3個(gè)橋臂組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為了滿(mǎn)足給不對(duì)稱(chēng)負(fù)載供電的要求，輸出必須具有中線(xiàn)端，即三相四線(xiàn)輸出。常用方案有:一、直流輸入端并聯(lián)2個(gè)等值電容，電容中點(diǎn)作為三相輸出的中線(xiàn)端，該法易實(shí)現(xiàn)，但直流電壓的利用率低；二、在三相輸出端加入I個(gè)自耦變壓器，用該變壓器形成中點(diǎn)，但變壓器增加了系統(tǒng)的體積和重量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種對(duì)直流電壓利用率高且系統(tǒng)體積小的靜止無(wú)功發(fā)生器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:一種靜止無(wú)功發(fā)生器，包括直流輸入端、IGBT功率模塊和三相輸出端，所述IGBT功率模塊包括三相四橋臂逆變電路，所述三相四橋臂逆變電路與直流輸入端并聯(lián)，所述三相四橋臂逆變電路包括并聯(lián)的A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂和中線(xiàn)橋臂，所述A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的中間節(jié)點(diǎn)分別連接至三相輸出端，所述中線(xiàn)橋臂的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)三條中線(xiàn)支路連接至三相輸出端。
[0007]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，三相四橋臂逆變電路相當(dāng)于在以往的三相三線(xiàn)逆變電路的基礎(chǔ)上增加一個(gè)橋臂對(duì)其直接控制，產(chǎn)生中性點(diǎn)電壓，并提供中性點(diǎn)電流流經(jīng)通路，使得三相四橋臂逆變電路可以產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立的電壓，從而有能力在不平衡和非線(xiàn)性負(fù)載時(shí)維持三相輸出電壓的對(duì)稱(chēng)，簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加之合理的控制策略，即不存在對(duì)直流電壓利用率低的問(wèn)題，且系統(tǒng)體積小，工作可靠。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的中間節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)的三相輸出端之間均串聯(lián)有交流濾波電感，所述三條中線(xiàn)支路與三相輸出端之間均串聯(lián)有交流濾波電容。
[0009]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，由交流濾波電感和交流濾波電容構(gòu)成交流濾波電路，阻擋并短路超過(guò)本身頻率的或外來(lái)的高頻交流干擾成分，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電流濾波后注入三相輸入端，使電路運(yùn)行更穩(wěn)定。
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述濾波電容的公共節(jié)點(diǎn)與中線(xiàn)橋臂的中間節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)連接有中點(diǎn)電感。
[0011]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，當(dāng)三相電流不對(duì)稱(chēng)時(shí)，中點(diǎn)電感上將流過(guò)電流，中點(diǎn)電感主要起到平滑中點(diǎn)電流的作用，對(duì)每相電流都有平衡效果。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述直流輸入端并聯(lián)有直流濾波電容。
[0013]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，起到在負(fù)載突然變大時(shí)，直流濾波電容可以和直流輸入端一起向負(fù)載提供電流，濾去雜波，起到濾波作用，保持直流電壓的平滑，使電路運(yùn)行更穩(wěn)定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型靜止無(wú)功發(fā)生器實(shí)施例的電路原理圖。
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、直流輸入端；2、IGBT功率模塊；21、三相四橋臂逆變電路；211、A相橋臂；212、B相橋臂；213、C相橋臂；214、中線(xiàn)橋臂；22、交流濾波電感；23、交流濾波電容；24、中點(diǎn)電感；3、三相輸出端；31、直流濾波電容；4、中線(xiàn)支路。

【具體實(shí)施方式】
[0016]參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)用新型靜止無(wú)功發(fā)生器實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]一種靜止無(wú)功發(fā)生器，包括直流輸入端1、IGBT功率模塊2和三相輸出端3，所述IGBT功率模塊2包括三相四橋臂逆變電路21，所述三相四橋臂逆變電路21與直流輸入端I并聯(lián)，所述三相四橋臂逆變電路21包括并聯(lián)的A相橋臂211、B相橋臂212、C相橋臂213和中線(xiàn)橋臂214，所述A相橋臂211、B相橋臂212和C相橋臂213的中間節(jié)點(diǎn)分別連接至三相輸出端3，所述中線(xiàn)橋臂214的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)三條中線(xiàn)支路4連接至三相輸出端3。
[0018]A相橋臂211、B相橋臂212、C相橋臂213和中線(xiàn)橋臂214均采用相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它包括IGBT模塊，該IGBT模塊其可采用型號(hào)為6MBI100UB-120、2MBI75S-12、2MBI100S-12等的IGBT模塊，其選擇依據(jù)電網(wǎng)的額定電壓以及設(shè)備運(yùn)行的最大負(fù)載電流而定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能悉知地選擇適應(yīng)的電壓等級(jí)和電流等級(jí)的IGBT模塊。
[0019]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，三相四橋臂逆變電路21相當(dāng)于在以往的三相三線(xiàn)逆變電路的基礎(chǔ)上增加一個(gè)橋臂對(duì)其直接控制，產(chǎn)生中性點(diǎn)電壓，并提供中性點(diǎn)電流流經(jīng)通路，使得三相四橋臂逆變電路21可以產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立的電壓，從而有能力在不平衡和非線(xiàn)性負(fù)載時(shí)維持三相輸出電壓的對(duì)稱(chēng)，簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加之合理的控制策略，即不存在對(duì)直流電壓利用率低的問(wèn)題，且系統(tǒng)體積小，工作可靠。
[0020]所述A相橋臂211、B相橋臂212和C相橋臂213的中間節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)的三相輸出端3之間均串聯(lián)有交流濾波電感22，所述三條中線(xiàn)支路4與三相輸出端3之間均串聯(lián)有交流濾波電容23。
[0021]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，由交流濾波電感22和交流濾波電容23構(gòu)成交流濾波電路，阻擋并短路超過(guò)本身頻率的或外來(lái)的高頻交流干擾成分，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電流濾波后注入三相輸入端，使電路運(yùn)行更穩(wěn)定。
[0022]所述濾波電容的公共節(jié)點(diǎn)與中線(xiàn)橋臂214的中間節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)連接有中點(diǎn)電感24。
[0023]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，當(dāng)三相電流不對(duì)稱(chēng)時(shí)，中點(diǎn)電感24上將流過(guò)電流，中點(diǎn)電感24主要起到平滑中點(diǎn)電流的作用，對(duì)每相電流都有平衡效果。
[0024]所述直流輸入端I并聯(lián)有直流濾波電容31。
[0025]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，起到在負(fù)載突然變大時(shí)，直流濾波電容31可以和直流輸入端I 一起向負(fù)載提供電流，濾去雜波，起到濾波作用，保持直流電壓的平滑，使電路運(yùn)行更穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種靜止無(wú)功發(fā)生器，包括直流輸入端、IGBT功率模塊和三相輸出端，其特征是:所述IGBT功率模塊包括三相四橋臂逆變電路，所述三相四橋臂逆變電路與直流輸入端并聯(lián)，所述三相四橋臂逆變電路包括并聯(lián)的A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂和中線(xiàn)橋臂，所述A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的中間節(jié)點(diǎn)分別連接至三相輸出端，所述中線(xiàn)橋臂的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)三條中線(xiàn)支路連接至三相輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無(wú)功發(fā)生器，其特征是:所述A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的中間節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)的三相輸出端之間均串聯(lián)有交流濾波電感，所述三條中線(xiàn)支路與三相輸出端之間均串聯(lián)有交流濾波電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜止無(wú)功發(fā)生器，其特征是:所述濾波電容的公共節(jié)點(diǎn)與中線(xiàn)橋臂的中間節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)連接有中點(diǎn)電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的靜止無(wú)功發(fā)生器，其特征是:所述直流輸入端并聯(lián)有直流濾波電容。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK204068276SQ201420457119
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】林道飛, 金良贊, 林婷婷, 林詣凱, 楊迪芬 申請(qǐng)人:信元瑞電氣有限公司