一种等效无功电池电路制造技术

一种等效无功电池电路，包括：4只全控型半导体开关T

【技术实现步骤摘要】
一种等效无功电池电路
本技术涉及无功补偿电路领域，具体是一种等效无功电池电路。
技术介绍
无功补偿是控制电网无功功率平衡的主要方式，也是保障电网安全、稳定和可靠运行的关键。目前，应用最为广泛的无功补偿设备包括静态无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(STATCOM)，随着负荷对电网电能质量要求的提升，STATCOM以其快速、高精度的特征优势必将成为未来无功控制技术主流。STATCOM是伴随全控性电力电子器件的产生而发展起来的，其特征优势主要基于全可控半导体开关的高速开关特性，但由于其耐压和通流能力差，也很大程度上限制了STATCOM的应用范围。典型STATCOM采用三相单桥臂六管结构，当其应用于高压大容量场合时，开关耐压能力受到极大的挑战，因此，近年来出现了链式或多电平的电路结构，对提升设备的无功补偿能力起到的积极的作用。日本学者提出了一种新型的无功补偿电路——磁能再生开关，采用全桥型电路结构，采用较小的直流侧电容与同步控制法，实现的较宽范围内的连续无功功率补偿，且适用于单相和三相交流系统。
技术实现思路
基于当前无功补偿技术的发展，本技术提出了一种等效无功电池电路，它既能提升补偿器的耐压能力，也适用于大容量、高精度和快速响应的无功控制场合，能够广泛应用于单相交流系统和三相交流系统。本技术采取的技术方案为：一种等效无功电池电路，所述无功电池电路包括：4只全控型半导体开关T1～T4，4只电力二极管D1～D4，4只直流电容器C1～C4；4只全控型半导体开关T1～T4分别与4只电力二极管D1～D4反向并联，构成4组Ti-Di半导体开关模块，i＝1,2,3,4；T1-D1与T3-D3串联构成串联支路，其连接点为端点A；T2-D2与T4-D4串联构成串联支路，其连接点为端点B；然后两串联支路并联，连接点分别为M和N；4只直流电容器C1～C4，先按C1与C3串联且C2与C4串联，连接点分别为P和Q，然后两支路并联，连接点为M和N，再将P和Q点直接相连。一种等效无功电池电路，该电路等效为可调电容器CV。一种等效无功电池电路，该电路整体呈现为双环路菱形，外环菱形由4组半导体开关模块Ti-Di，i＝1,2,3,4，通过串并联构成，内环菱形由4只直流电容器C1～C4串并联构成。一种等效无功电池电路，4只全控型半导体开关T1～T4为MOSFET或IGBT。一种无功电池组结构，包括限流电感XL、n×m个无功电池电路单元、单相交流电网，所述n×m个无功电池电路单元包含m列串联支路，每列含n个串联的无功电池电路单元，m列串联支路并联后，一端接XL，另一端接单相交流电网的零线N，XL的另一端接单相交流电网的火线L。一种无功电池组结构，各列所含的n个电池单元与各行所含的m个电池单元均可根据应用需求，自由选择数量，n越大，电池组耐压能力越高；m越大，电池组无功补偿容量就越大。一种等效无功电池电路控制方法，该电路可工作于三种模式：充电模式①和②，电流路径分别为：端点A→电力二极管D1→等效电容Cdc→电力二极管D4→端点B、和端点B→电力二极管D2→等效电容Cdc→电力二极管D3→端点A；放电模式③和④，电流路径分别为：端点A→全控型半导体开关T3→等效电容Cdc→全控型半导体开关T2→端点B、和端点B→全控型半导体开关T4→等效电容Cdc→全控型半导体开关T1→端点A；旁路模式⑤和⑥，电流路径分别为：端点A→电力二极管D1→等效电容Cdc→全控型半导体开关T2→端点B、和端点B→电力二极管D2→等效电容Cdc→全控型半导体开关T1→端点A；通过改变4只全控型半导体开关T1～T4的开关状态，即可控制电容Cdc的充放电过程，以获得不同的无功功率输出效果。一种等效无功电池电路控制方法，高频斩波控制是通过控制4只全控型半导体开关T1～T4的导通次序及脉冲信号的宽度，使电容Cdc以较高的频率充放电，从而产生变化的容性无功；A、B端的输出电压波形分别为UAB1和UAB2；低频同步控制是以电网频率为参考，对4只全控型半导体开关T1～T4进行同步控制，使Cdc的充放电路径与电网电压同步切换，从而产生固定的容性无功，A、B端输出电压的正半周与UCdc相同，负半周与UCdc相反；低频相移控制与低频同步控制相似，仅开关切换时刻延迟一定的相位角，产生变化的容性无功，A、B端输出电压的正半周导通时段与UCdc相同，负半周导通时段与UCdc相反。一种无功电池组结构，在三相电网中的应用。本技术一种等效无功电池电路，有益效果如下：1)、本技术提出了一种等效无功电池电路，可通过多个单元的串并联，实现高电压、大电流和大容量的补偿场合，不仅适用于负荷侧，也适用于变电站的无功补偿，可以被广泛应用于电力系统中；(2)、本技术所述无功电池电路的直流侧，串并联4只直流电容，虽然增加了电容数量，但与同等条件下的STATCOM相比，各电容的电容量减小了至少100倍，且其按H桥连接有利于提高直流侧的母线电压；3)、本技术所述无功电池电路，提供了三种控制方法，它们适用于不同的控制条件和目的，能够满足快速、高精度和大容量等现代无功补偿器的技术要求。附图说明图1(a)为本技术的无功电池电路单元图。图1(b)为本技术的等效电路图。图1(c)为本技术的无功电池组结构电路图。图2(a)为本技术的无功电池组结构等效电路图。图2(b)为本技术的无功电池电路的电流路径图。其中分别标记为：充电模式①和②、放电模式③和④、旁路模式⑤和⑥。图3(a)为本技术的无功电池电路的工作波形图(含双倍电网频率的正弦脉波)。图3(b)为A端的输出电压波形图UAB1。图3(c)为B端的输出电压波形图UAB2。图4(a)为等效无功电池电路在三相电网中的星形接法图。图4(b)为等效无功电池电路在三相电网中的三角形接法图。具体实施方式一种等效无功电池电路，如图1所示，包括无功电池单体(ReactivePowerBatteryCell，RPBC)、等效元件、无功电池组结构三个部分，各部分的结构分别阐述如下：无功电池电路单元，包含4只全控型半导体开关、4只电力二极管和4只直流电容器，如图1(a)所示；4只全控型半导体开关(如：MOSFET或IGBT)T1～T4，分别与4只电力二极管D1～D4反向并联，构成4组Ti-Di(i＝1,2,3,4)半导体开关模块；T1-D1与T3-D3串联构成串联支路，其连接点为端点A，T2-D2与T4-D4串联构成串联支路，其连接点为端点B，然后两串联支路并联，连接点分别为M和N；图1(a)中的4只电容器先按C1与C3串联且C2与C4串联，连接点分别为P和Q，然后两支路并联，连接点为M和N，再将P和Q点直接相连。(2)、图1(a)中的无功电池电路单元可等效为图1(b)所示的可调电容器CV，接入单相交流电网中的无功电池组结构如图1(c)所示，包括限流电感XL、n×m个无功电池电路单元、单相交流电网组成。RPBCs组包含m列串联支路，每列含n个串联的RPBC单元，m列串联支路并联后，一端接XL，另一端接单相交流电网的零线N，XL的另一端接单相交流电网的火线L。(3)、上述无功电池电路单元，整体呈现为双环路菱形，外环菱形由4组半导体开关模块通过串并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等效无功电池电路，其特征在于：所述无功电池电路包括：4只全控型半导体开关T

【技术特征摘要】
1.一种等效无功电池电路，其特征在于：所述无功电池电路包括：4只全控型半导体开关T1~T4，4只电力二极管D1~D4，4只直流电容器C1~C4；4只全控型半导体开关T1~T4分别与4只电力二极管D1~D4反向并联，构成4组Ti-Di半导体开关模块，i=1,2,3,4；T1-D1与T3-D3串联构成串联支路，其连接点为端点A；T2-D2与T4-D4串联构成串联支路，其连接点为端点B；然后两串联支路并联，连接点分别为M和N；4只直流电容器C1~C4，先按C1与C3串联且C2与C4...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏业文，曹斌，李应智，刘国特，程江洲，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42