三相四橋臂動態無功發生裝置的製作方法
2023-05-30 07:06:06 2
專利名稱：三相四橋臂動態無功發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於動態無功功率補償技術領域，特別是提供了一種三相四橋臂動 態無功發生裝置。
背景技術：
無功平衡對提高電網的經濟效益和改善供電質量至關重要，特別是對於低壓配 電系統中，以非線性整流負載及大量的感性負載為主，日負荷變化頻繁，要求大量 快速響應的可調無功功率來補償負荷需要，維持系統無功平衡，保證系統運行在高 功率因數狀態下，減少損耗，提高系統的運行效率。
本實用新型提供了一種三相四橋臂動態無功發生裝置，它由一組三相無源元 件， 一端接於系統母線，另一端與三相四橋臂逆變器輸出相連而構成，通過調節逆 變器的輸出電壓，改變無源元件兩端的電壓降來實現連續調節輸入到系統的無功電 流的目的，不但具有無功功率的連續可調、響應速度快等優點，還克服了相控補償 裝置注入系統諧波大的缺點，無需增加額外的濾波裝置，提高了系統可靠性。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種三相四橋臂動態無功發生裝置，用於低壓配電 系統的動態無功補償。它基於逆變器輸出電壓連續可調技術實現容性、感性無功功 率的快速連續調節，與傳統的無功補償結構一般只能實現感性無功功率連續可調， 而容性無功功率只能實現分級調節，比傳統TCR加固定電容器補償結構具有更理 想的綜合性能。
本實用新型提出的一種三相四橋臂動態無功發生裝置，包括三相四橋臂逆變
器l、補償切換開關2、三相無源補償元件3、系統接入開關4。
三相四橋臂逆變器1由八個IGBT器件及其反並聯二極體組成的四個橋臂(Sa、 SB、 Sc、 SN)、直流電容Cd和輸出電感(LA、 Lb、 Lc、 Ln)構成。每個橋臂由上下 兩個IGBT及其反並聯二極體串聯而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。四個橋 臂上下端點分別連接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極 母線，下端母線為負極母線。直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母 線之間。每個橋臂的輸出端連接到各自的輸出電感一端，通過輸出電感另一端輸出 構成了三相四橋臂逆變器1的輸出端。
三相四橋臂逆變器1的A、 B、 C三相輸出端分為兩路連接到補償切換開關2。 一路連接到補償切換開關2的固定電容切換開關KM1支路，另一路連接到補償切 換開關2的固定電感切換開關KM2支路。三相四橋臂逆變器1的中性線輸出端直 接與系統的中性線相連。
KM1支路輸出連接到三相無源補償元件3的固定電容FC支路，KM2支路輸出 連接到三相無源補償元件3的固定電感FL支路。
三相無源補償元件3的固定電容FC支路和固定電感FL支路在輸出端連接到一 起構成三相無源補償元件3的輸出端。
三相無源補償元件3的輸出端連接到系統接入開關4，系統接入開關4的輸出 接入三相四線制系統。
三相四橋臂逆變器通過電容和電感接入系統，實現對系統的動態無功補償作用。
所述的三相四橋臂逆變器的設計容量小於整個無功發生器的無功補償容量，從 而降低整體成本，提高可靠性；通過調節三相四橋臂逆變器的輸出電壓，改變無源 元件兩端的電壓降來實現連續調節輸入到系統的無功電流的目的。
電路通過連接到中性線的橋臂實現零序電流控制；電路能實現對低壓系統各相 無功的解藕控制和分相補償。
本實用新型提出的三相四線制系統的動態無功功率發生器的工作原理為，通過 基於DSP (數位訊號處理器)、採用SPWM (正弦波脈寬調製)控制策略的控制電 路實現動態無功功率控制。控制電路採樣系統電壓，鎖相處理後作為同步信號和調 制正弦波信號，調製正弦波信號與DSP產生的高頻三角波信號進行比較，產生 SPWM脈衝輸出到三相四橋臂逆變器的對應控制端實施控制。通過控制調製正弦波 信號幅值的大小，使得三相四橋臂逆變器的輸出電壓在0 W(^為系統額定電壓) 之間變化，實現無功功率0 最大容性無功或感性無功範圍內調節。
本實用新型的優點在於能實現容性無功和感性無功的連續可調，響應速度快、 可靠性高，在無需額外濾波裝置的條件下，注入系統的諧波滿足國家標準要求；通
過控制補償切換開關進行感性無功補償和容性無功補償之間的切換，保證動態無功 發生器在全容量範圍內實現無功補償，還能用設計容量較小的逆變器實現大容量的 無功調節，提高了可靠性和經濟性。
圖1為本實用新型的一種三相四橋臂動態無功發生裝置的電路結構圖。其中，
三相四橋臂逆變器l、補償切換開關2、三相無源補償元件3、系統接入開關4。
具體實施方式
本實用新型提出的一種三相四橋臂動態無功發生裝置如附圖1所示，由三相四 橋臂逆變器l、補償切換開關2、三相無源補償元件3、系統接入開關4組成。
三相四橋臂逆變器1由八個IGBT器件及其反並聯二極體組成的四個橋臂(Sa、 Sb、 Sc、 Sn)、直流電容Cd和輸出電感(La、 Lb、 Lc、 Ln)構成。每個橋臂由上下
兩個IGBT及其反並聯二極體串聯而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。四個橋 臂上下端點分別連接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極 母線，下端母線為負極母線。直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母 線之間。每個橋臂的輸出端連接到各自的輸出電感一端，通過輸出電感另一端輸出 構成了三相四橋臂逆變器1的輸出端。
三相四橋臂1的A、 B、 C三相輸出端分為兩路連接到補償切換開關2。 一路連 接到補償切換開關2的固定電容切換開關KM1支路，另一路連接到補償切換開關2 的固定電感切換開關KM2支路。三相四橋臂1的中性線輸出端直接與系統的中性 線相連。
KM1支路輸出連接到三相無源補償元件3的固定電容FC支路，KM2支路輸出 連接到三相無源補償元件3的固定電感FL支路。
三相無源補償元件3的固定電容FC支路和固定電感FL支路在輸出端連接到一 起構成三相無源補償元件3的輸出端。
三相無源補償元件3的輸出端連接到系統接入開關4，系統接入開關4的輸出 接入三相四線制系統。
權利要求1、一種三相四橋臂動態無功發生裝置，其特徵在於由三相四橋臂逆變器(1)、補償切換開關(2)、三相無源補償元件(3)、系統接入開關(4)組成；四個橋臂上下端點分別連接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極母線，下端母線為負極母線；直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母線之間；每個橋臂的輸出端連接到各自的輸出電感一端，通過輸出電感另一端輸出構成了三相四橋臂逆變器(1)的輸出端；三相四橋臂(1)的A、B、C三相輸出端分為兩路連接到補償切換開關(2)；KM1支路輸出連接到三相無源補償元件(3)的固定電容FC支路，KM2支路輸出連接到三相無源補償元件(3)的固定電感FL支路；三相無源補償元件(3)的固定電容FC支路和固定電感FL支路在輸出端連接到一起構成三相無源補償元件(3)的輸出端；三相無源補償元件(3)的輸出端連接到系統接入開關(4)，系統接入開關(4)的輸出接入三相四線制系統。
2、 按照權利要求1所述的三相四橋臂動態無功發生裝置，其特徵在於所述的 三相四橋臂逆變器(l)由八個IGBT器件及其反並聯二極體組成的四個橋臂SA、 SB、 Sc、 SN、直流電容Cd和輸出電感LA、 LB、 Lc、 Ln枸成；每個橋臂由上下兩個IGBT 及其反並聯二極體串聯而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。
3、 按照權利要求l所述的三相四橋臂動態無功發生裝置，其特徵在於所述的 三相四橋臂逆變器(1)的A、 B、 C三相輸出端分為兩路連接到補償切換開關(2) 是指一路連接到補償切換開關(2)的固定電容切換開關KM1支路，另一路連接到 補償切換開關(2)的固定電感切換開關KM2支路；三相四橋臂(1)的中性線輸出 端直接與系統的中性線相連。
4、 按照權利要求1所述的三相四橋臂動態無功發生裝置，其特徵在於所述的 三相四橋臂逆變器的設計容量小於整個無功發生器的無功補償容量。
專利摘要一種三相四橋臂動態無功發生裝置，屬於動態無功功率補償技術領域。由三相四橋臂逆變器(1)、補償切換開關(2)、三相無源補償元件(3)、系統接入開關(4)組成。通過調節逆變器的輸出電壓，改變無源元件兩端的電壓降來實現連續調節輸入到系統的無功電流的目的，通過切換開關進行固定電容和固定電感之間的切換，能實現在容性和感性範圍內進行動態補償。優點在於能實現容性無功和感性無功的連續可調，響應速度快、可靠性高，在無需額外濾波裝置的條件下，注入系統的諧波滿足國家標準要求；保證動態無功發生器在全容量範圍內實現無功補償，還能用設計容量較小的逆變器實現大容量的無功調節，提高了可靠性和經濟性。
文檔編號H02J3/18GK201207569SQ20082008019
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者單任仲, 周麗霞, 宋祺鵬, 尹忠東, 朱燕舞, 薛金會 申請人:華北電力大學