一種鏈式svg裝置低壓供電系統的製作方法
2023-12-03 20:47:06
專利名稱：一種鏈式svg裝置低壓供電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無功補償裝置的供電系統，尤其是涉及一種應用於鏈式SVG(Static Var Generator,靜止無功發生器)裝置的低壓供電系統。
背景技術：
隨著電力電子技術的蓬勃發展和廣泛應用，電力系統自動化有了眾多技術創新和生產應用，為我們的工作生活帶來了諸多便利。但與此同時，技術的創新也給電力系統帶來了許多不穩定因素，例如功率因數低、電網諧波汙染、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變。其結果是造成了電網的電能質量低劣，用戶生產力下降，競爭力減弱，還影響到員工的就業，甚至影響到整個經濟社會。
出。珠三角及長三角形成的超大型負荷中心存在的主要問題是動態無功支撐日益不足。近二十年來，世界各地由電壓穩定和電壓崩潰引發的大面積停電事故，在我國電壓崩潰事故也多次發生。採用SVG是解決這些問題的最有效措施之一，它在解決電網穩定性以及配電電能質量等問題中發揮了相當重要的作用，是目前各國普遍採用的現金實用技術。在SVG裝置中，功率單兀級聯是提聞容量和電壓等級的有效方法，在聞壓級聯應用方式下，功率單元控制迴路的取能問題是需要考慮的重點。對於功率單元的取能問題，需要重點關注IGBT驅動控制需要穩定可靠的能量，IGBT驅動信號在傳輸過程中的幹擾問題。目前，應用在高壓系統中鏈式SVG裝置低壓供電方式主要有以下兩種
一是利用工頻隔離變壓器及取能流互實現低壓取能，該方式存在的缺點是各功率單元上的電流互感器及隔離變壓器均按工頻設計，鐵芯尺寸較大，且採用電壓源的模式，控制精度和調節能力較差。二是利用功率單元的直流電容取能，這個缺點是在系統帶電前不能對控制系統進行自檢，且直流電容的電壓波動以及故障時的旁路開關取能無法提供。在現有技術當中與本發明申請相關主要有以下文獻
文獻一是襄樊大力電工有限公司於2009年09月22日申請，並於2011年04月20日公開，公開號為CN102025360A的中國發明專利申請《高壓晶閘管閥串出發取能電路裝置》。該發明包括低壓電流互感器和與晶閥管電氣連接的觸發電路板，低壓單相變壓器，電流互感器與觸發電路集成一體後安裝在相應的晶閘管側邊，所有電流互感器和原邊通過一根高壓電纜串聯後與低壓單相變壓器副邊連接，變壓器原邊接低壓單相電源。文獻二是中國電力科學研究院、上海市電力公司於2008年12月31日申請，並於2009年07月08日公開，公開號為CN101478301A的中國發明專利申請《一種高電位取能裝置》。該發明中的高電位取能裝置包括高電位電壓取能電路、電流互感器CT取能電路和能量管理系統，該裝置可以充分滿足門極驅動板的工作能量要求，在初始狀態下亦可取得到能量，並且與門極驅動單元處於同於電位，不需要增加額外的絕緣設備，電路結構簡單，便於與門極驅動電路板集成。
文獻三是中國電力科學研究院於2005年04月29日申請，並於2005年10月26日公開，公開號為CN1688093A的中國發明專利申請《一種可控串聯補償裝置的晶閘管閥電流取能一次迴路》。該發明涉及電力系統的核心裝置。取能一次迴路主要由取能電纜和取能電流互感器(CT)組成。取能電纜連接在輸電系統的高壓端和低壓端之間，連接上下兩層晶閘管閥，並且穿過所有的取能CT。取能CT與晶閘管的閥層一一對應，並且分別設置在所對應的高電位電子板(TE)板旁。取能CT鐵芯由環形矽鋼片疊加製作而成，可以充分的減小產生局部放電的可能。取能電纜採用多根電纜並行，可以明顯減少運行時電流的趨膚效應，同時減少製作難度。文獻四是由中國電力科學研究院張柯等人於2010年9月發表在《高壓電器》2010年第9期的論文《功率模塊高電位取能方式研究》。該論文主要列舉幾種全控器件功率模塊的幾種取能方式，給出了取能原理圖，對各種取能方式的特點進行了分析比較。在論文中提出了 CT取能、變壓器取能、電容取能、高頻取能這四種取能方式，但是在論文中均沒有給出這兩種取能方式完整的一個供電系統，只是做取能方式本身原理性的介紹
發明內容
本發明的目的是提供一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，採用電流互感器成套取能方式，為IGBT換流閥的SVG功率單元控制電源提供能量，可以實現小供電能量輸入，大供電能量輸出，有效地減小體積和降低成本。同時，安裝維護方便，效率高。為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種鏈式SVG裝置低壓供電系統的技術實現方案，一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，包括中頻恆流電源、中頻隔離變壓器、高壓絕緣電纜、取能電流互感器、電源轉換板、SVG功率單元和SVG功率單元控制盒。外部電源輸入中頻恆流電源，中頻恆流電源與中頻隔離變壓器相連，一個以上的取能電流互感器通過高壓絕緣電纜與中頻隔離變壓器相連。取能電流互感器通過電源轉換板與SVG功率單元相連，電源轉換板設置在SVG功率單元控制盒內。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，中頻隔離變壓器的原邊與中頻恆流電源相連，兩個以上的取能電流互感器的原邊通過一根高壓絕緣電纜串聯後與中頻隔離變壓器的副邊相連。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，中頻恆流電源將來自外部低壓系統的AC220V/50HZ單相或AC380V/50Hz三相電源經整流、逆變、濾波後轉換為單相或三相、400 1000Hz、正弦、幅值可調的恆流電源。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，取能電流互感器的輸出電流再通過電源轉換板進行整流並穩壓，再經調製輸出SVG功率單元所需的直流控制電源。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，取能電流互感器採用低壓開合式電流互感器，就近設置在SVG功率單元控制盒的周邊。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，二組以上的SVG功率單元級聯成IGBT換流閥的一相，鏈式SVG裝置低壓供電系統包括三相的IGBT換流閥。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，取能電流互感器與電源轉換板之間的連接線在300_以內。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，通過一根單芯的高壓絕緣電纜穿過該相所有的取能電流互感器，高壓絕緣電纜的兩端與單獨放置的中頻隔離變壓器的副邊短接。作為本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統技術方案的進一步改進，根據所述IGBT換流閥的電壓等級來選擇對應耐壓等級的高壓絕緣電纜，高壓絕緣電纜的外部不帶屏蔽層。高壓絕緣電纜的絕緣層滿足兩組以上SVG功率單元之間的絕緣。通過實施上述本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統的技術方案，具有以下技術效果
(1)本發明通過中頻恆流電源來降低輸入容量，採用電流互感器取能，為IGBT換流閥的SVG功率單元控制電源提供能量，可以實現小供電能量輸入，大供電能量輸出，便於安裝 維護，同時體積小，成本低；
(2)本發明通過特製的高壓絕緣電纜保證了SVG功率單元之間的有效絕緣；
(3)本發明取能電流互感器就近SVG功率單元安裝，兩者的連接線短，便於維護，安全性和可靠性都得到了提高；
(3)同時，本發明安裝維護方便，效率高。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統一種具體實施方式
的系統結構框 圖2是本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統一種具體實施方式
的電氣連接結構示意圖； 圖3是本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統一種具體實施方式
的結構安裝側視 圖4是本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統一種具體實施方式
的結構安裝俯視 圖中1-中頻恆流電源，2-中頻隔離變壓器，3-高壓絕緣電纜，4-取能電流互感器，5-電源轉換板，6-SVG功率單元，7-SVG功率單元控制盒。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如附圖I至附圖4所示，給出了本發明一種鏈式SVG裝置低壓供電系統的具體實施例，下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。如附圖I和附圖2所示的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統的具體實施方式
，包括中頻恆流電源I、中頻隔離變壓器2、高壓絕緣電纜3、取能電流互感器4、電源轉換板5、SVG功率單元6和SVG功率單元控制盒7。外部電源輸入中頻恆流電源1，中頻恆流電源I與中頻隔離變壓器2相連。一個以上的取能電流互感器4通過所述高壓絕緣電纜3與中頻隔離變壓器2相連。中頻恆流電源I將來自外部低壓系統的AC220V/50HZ單相或AC380V/50Hz三相電源經整流、逆變、濾波後轉換為單相或三相、400 1000Hz、正弦、幅值可調的恆流電源。取能電流互感器4通過電源轉換板5與SVG功率單元6相連，電源轉換板5進一步設置在SVG功率單元控制盒7內。取能電流互感器4的輸出電流再通過電源轉換板5進行整流並穩壓，再經調製輸出SVG功率單元6所需的直流控制電源。中頻隔離變壓器2的原邊與中頻恆流電源I相連，兩個以上的取能電流互感器4的原邊通過一根高壓絕緣電纜3串聯後與中頻隔離變壓器2的副邊相連。作為一種更加優選的實施方式，取能電流互感器4進一步採用低壓開合式電流互感器，並就近設置在SVG功率單元控制盒7的周邊。作為本發明進一步實施方式，當鏈式SVG裝置低壓供電系統需要採用三相輸出模式時，只需要三套前述單相的低壓供電系統即可。在這種情況下，二組以上的SVG功率單元6級聯成IGBT換流閥的一相，鏈式SVG裝置低壓供電系統包括三相的IGBT換流閥。每 個SVG功率單元6均配置有電源轉換板5和取能電流互感器4。如附圖2所示為鏈式SVG裝置低壓供電系統在單相輸出模式下的電氣連接結構圖。此時，一套低壓供電系統採用鏈式SVG裝置一相多個級聯的SVG功率單元6供電，鏈式SVG裝置低壓供電系統包括單相的IGBT換流閥，即由單相的多個包括SVG功率單元6在內的模塊U1、U2、…、Un級聯而成。取能電流互感器4與電源轉換板5之間的連接線在300mm以內。通過一根單芯的高壓絕緣電纜3穿過該相所有的取能電流互感器4，高壓絕緣電纜3的兩端與單獨放置的中頻隔離變壓器2的副邊短接，即將中頻隔離變壓器2用高壓絕緣電纜3將副邊短接，但高壓絕緣電纜3須要穿過取能電流互感器4。根據IGBT換流閥的電壓等級來選擇對應耐壓等級的高壓絕緣電纜3，高壓絕緣電纜3的外部不帶屏蔽層。取能電流互感器4與電源轉換板5之間的連接線短，便於維護，安全性和可靠性都得到了提高。本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統的每個輸出單相都採用上述相同的供電方式。電源轉換板5與SVG功率單元6之間還進一步連接有驅動板。電源轉換板5與驅動板電氣連接，驅動板與SVG功率單元6中的IGBT高壓器件電氣連接。因此在IGBT換流閥工作時，其所帶的高壓電會引入到電源轉換板5上。同樣由於取能電流互感器4和電源轉換板5電氣連接，取能電流互感器4也會帶有高電位。高壓絕緣電纜3與中頻隔離變壓器2連接，因此高壓絕緣電纜3的內部是低壓帶電迴路，整個取能過程的耐壓絕緣由高壓絕緣電纜3決定，實際選型時需要根據IGBT換流閥的電壓等級來選擇對應耐壓等級的高壓絕緣電纜3。雖然高壓絕緣電纜3的內部導體為同一電位，但所串的SVG功率單元6在不同電位，所以此高壓絕緣電纜3的外部不能帶屏蔽層，要求高壓絕緣電纜3的絕緣層保證SVG功率單元6之間的絕緣。附圖3是本發明鏈式SVG裝置低壓供電系統的結構安裝側視圖，附圖4為本發明的結構安裝俯視圖，一根單芯的高壓絕緣電纜3通過開合方式將單相所有取能電流互感器4的原邊串聯，高壓絕緣電纜3的兩端與單獨放置的中頻隔離變壓器2的副邊連接，中頻隔離變壓器2的原邊與中頻恆流電源I連接。本發明僅使用一根高壓絕緣電纜3就有效地將低壓電源耦合到各個SVG功率單元6的觸發電路，且相互之間有很好的電壓隔離。該方式可以減小電流互感器體積，安裝工藝簡單，高壓電纜少，可有效消除相互幹擾和電暈。由於採用了中頻恆流電源，電流互感器及隔離變壓器的鐵芯尺寸大大降低，且採用電流源的模式，控制精度和調節能力較好。同時，還考慮到串聯的IGBT換流閥的SVG功率單元6之間有電壓差問題。考慮到高壓絕緣電纜3內部的導體為同一電位，而所串的SVG功率單元6在不同電位，通過特製的高壓絕緣電纜3來保證SVG功率單元6之間的絕緣。本發明通過中頻恆流電源來降低輸入容量，採用電流取能互感器取能，為IGBT換流閥的SVG功率單元控制電源提供能量，可以實現小供電能量輸入，大供電能量輸出。進一步採用開合式電流互感器，便於安裝維護，同時體積小，成本低。本發明取能效率高，可以在IGBT換流閥的連續觸發模式下可靠地為高電位電子板提供工作電壓，可以在超高壓電位正常運行。該發明專利與本發明專利的不同點在於採用高壓電流互感器取能，工藝要求低，高壓電纜少，幹擾小，成本低。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於，包括中頻恆流電源(I)、中頻隔離變壓器(2)、高壓絕緣電纜(3)、取能電流互感器(4)、電源轉換板(5)、SVG功率單元(6)和SVG功率單元控制盒(7);外部電源輸入所述中頻恆流電源(1)，中頻恆流電源(I)與所述中頻隔離變壓器(2)相連，一個以上的取能電流互感器(4)通過所述高壓絕緣電纜(3)與中頻隔離變壓器(2)相連；所述取能電流互感器(4)通過電源轉換板(5)與SVG功率單元(6)相連，所述電源轉換板(5)設置在SVG功率單元控制盒(7)內。
2.根據權利要求I所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於所述中頻隔離變壓器(2)的原邊與中頻恆流電源(I)相連，兩個以上的取能電流互感器(4)的原邊通過一根高壓絕緣電纜(3)串聯後與中頻隔離變壓器(2)的副邊相連。
3.根據權利要求I或2所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於所述中頻恆流電源(I)將來自外部低壓系統的AC220V/50HZ單相或AC380V/50Hz三相電源經整流、逆變、濾波後轉換為單相或三相、400 1000Hz、正弦、幅值可調的恆流電源。
4.根據權利要求3所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於所述取能電流互感器(4)的輸出電流再通過電源轉換板(5)進行整流並穩壓，再經調製輸出SVG功率單元(6)所需的直流控制電源。
5.根據權利要求1、2、4中任一權利要求所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於所述取能電流互感器(4)採用低壓開合式電流互感器，就近設置在SVG功率單元控制盒(7)的周邊。
6.根據權利要求5所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於二組以上的SVG功率單元(6)級聯成IGBT換流閥的一相，所述鏈式SVG裝置低壓供電系統包括三相的IGBT換流閥。
7.根據權利要求1、2、4、6中任一權利要求所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統,其特徵在於所述取能電流互感器(4)與電源轉換板(5)之間的連接線在300mm以內。
8.根據權利要求7所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於通過一根單芯的高壓絕緣電纜(3)穿過該相所有的取能電流互感器(4)，高壓絕緣電纜(3)的兩端與單獨放置的中頻隔離變壓器(2)的副邊短接。
9.根據權利要求1、2、4、6、8中任一權利要求所述的一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，其特徵在於根據所述IGBT換流閥的電壓等級來選擇對應耐壓等級的高壓絕緣電纜(3)，所述高壓絕緣電纜(3)的外部不帶屏蔽層，所述高壓絕緣電纜(3)的絕緣層滿足兩組以上SVG功率單元(6)之間的絕緣。
全文摘要
本發明公開了一種鏈式SVG裝置低壓供電系統，包括中頻恆流電源、中頻隔離變壓器、高壓絕緣電纜、取能電流互感器、電源轉換板、SVG功率單元和SVG功率單元控制盒。外部電源輸入中頻恆流電源，中頻恆流電源與中頻隔離變壓器相連，一個以上的取能電流互感器通過高壓絕緣電纜與中頻隔離變壓器相連。取能電流互感器通過電源轉換板與SVG功率單元相連，電源轉換板設置在SVG功率單元控制盒內。本發明採用電流互感器成套取能方式，為SVG功率單元控制電源提供能量，可以實現小供電能量輸入，大供電能量輸出，有效地減小體積和降低成本，安裝維護方便，效率高。同時開合式電流互感器相對於穿心式電流互感器在維護上更加方便。
文檔編號H02J3/18GK102931664SQ20121041601
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者龍禮蘭, 羅仁俊, 吳強, 黃燕豔, 周方圓, 楊磊, 王才孝, 任濤, 邱文俊, 塗紹平 申請人:株洲變流技術國家工程研究中心有限公司