一种66kV高压直挂式无功发生器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种66kV高压直挂式无功发生器，直挂式无功发生器装置与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器、连接电抗器和并网断路器串联接入系统，其中，充电电阻与旁路断路器并联；每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻并联构成均压电路；所述的组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。该装置在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减少占地面积等方面具有更加优越的性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种66kV高压直挂式无功发生器，直挂式无功发生器装置与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器、连接电抗器和并网断路器串联接入系统，其中，充电电阻与旁路断路器并联；每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻并联构成均压电路；所述的组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。该装置在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减少占地面积等方面具有更加优越的性能。【专利说明】一种66kV高压直挂式无功发生器
本技术涉及一种应用于电力系统中的电力电子检测控制及电能质量控制装置，特别是涉及一种新型66kv高压直挂式无功发生器装置，可广泛应用于各类电力系统。
技术介绍
随着社会工业化水平的提高，越来越多的大功率、非线性设备进入电网，其所带来的电能质量污染也越来越严重。尤其是电力电子技术的发展，非线性电力电子装置在现代工业中得到了广泛应用，这些设备的运行使得电网中无功波动越来越严重、电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升，另外，冲击性、波动性负载的使用还会产生电压波动与闪变、三相不平衡、导致电网功率因数下降等电能质量问题。另一方面，随着电网中精密电能用户的增多，要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。因此精密电能用户和电能质量问题这对矛盾已逐步上升为主要矛盾。电能质量问题尤其以无功和谐波问题最为严重，他们对电网造成的危害主要体现在以下几个方面:(I)无功功率的增加，会导致视在功率增加和电流增大，从而使电网中设备容量增力口。同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的容量也要加大；(2)无功功率的增加使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增大；(3)无功功率还会使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性负荷，还会使电压产生剧烈波动；(4)无功功率可引起功率因数下降，使得供电效率降低，电网损耗增加，即造成了供电部门的经济损失，也使得用户的电费(包括供电部门的罚款)增加很多；(5)谐波使电网中的设备产生附加谐波损耗，从而降低发电、输电及用电设备的使用效率；(6)谐波产生额外的热效应，从而引起用电设备(旋转电机、电容器、变压器)发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命，甚至被损坏；(7)谐波导致电气测量仪表计量不准确，对邻近电子设备和通信系统产生干扰，还会引起一些保护设备误动作，如继电保护、熔断器等；(8)大大增加了系统谐振的可能。谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联或串联谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器、与之相连的电抗器和电阻器的损坏。目前通常采用并联型无源滤波器、静止型动态无功补偿SVC装置来抑制谐波、补偿无功，但存在响应时间长，滤波能力差、电能损耗大、容易与电网系统发生谐振、占地面积大等关键性缺陷。随着大功率电力电子技术的发展，静止无功发生器也逐步进入实用阶段，但是对于66kV电压等级的电力系统来说，目前静止无功发生器只能通过升压变压器来接入电网，这样增加了设备的成本及占地面积，也极大的增加了设备的整体损耗。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供了一种不需要升压变压器就可以直接接入66kV高压电网实现高压电能质量治理的装置，实现了无功补偿与谐波综合治理的功能，该装置解决了结构复杂、高损耗及高成本与稳定运行、节能降耗之间的矛盾。为实现上述目的，本技术通过以下技术方案实现:一种66kV高压直挂式无功发生器，直挂式无功发生器装置与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器、连接电抗器和并网断路器串联接入系统，其中，充电电阻与旁路断路器并联；每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻并联构成均压电路；所述的组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。与现有技术相比，本技术的有益效果是:1、本装置可以与66kV电压等级电网直接相连，不需要升压变压器。2、本装置动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补偿要求，任意时刻的功率因数达到0.98-1.0。3、本装置可以实现恒电压、恒无功、恒功率因数控制模式。4、本装置硬件均压采用桥式电路与电阻组成的均压电路并联技术，直流电压均压控制算法、脉冲变换及快速闭环跟踪电压控制技术实现多个H桥功率模块的电压均压控制。5、本装置输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降，低电压下可输出额定电流，且具备过载能力，短期输出无功电流可大于额定电流。6、采用双数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)，具备标准通讯接口(RS232/485或者以太网)，可采用Modbus或TCP/IP协议进行通讯，上传数据和接受指令，实现遥控功能。【专利附图】【附图说明】图1是本装置的电路原理图。图2是H桥功率模块的电路原理图。图3是锁相环控制图。图4是系统控制图。图5是负序电压前馈算法控制图。图6是IPIQ瞬时无功算法控制图。图7是控制器框图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的具体技术方案作进一步详细描述。见图1，一种66kV高压直挂式无功发生器装置，主电路采用三相星形与电网连接，该装置可以与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器AHl、连接电抗器L和并网断路器AH2串联接入系统，其中，充电电阻Rl与旁路断路器AHl并联。每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻R并联构成均压电路。组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。该装置可以与66kV电压等级电网直接相连。设备处于待机状态时，并网断路器AH与旁路断路器AH都处于断开状态。设备并网时，闭合并网断路器AH，电网通过连接电抗器L与充电电阻R对H桥功率模块进行充电，防止电流冲击对设备的损坏，当充电结束时闭合旁路断路器AH，设备开始并网运行。控制器包括主控部分及相控部分。主控部分采用6U的控制机箱结构，主控芯片为双TI DSP+Xilinx FPGA，两者配合以完成实时复杂的无功控制算法与直流电压均压控制算法。外围电路主要包括数字量输出/输入电路、模拟信号调理电路、硬件保护电路、以太网通讯电路及主控部分与相控部分通信电路等。相控部分采用6U的控制机箱结构，相控芯片为TI DSP+Xilinx FPGA，两者配合以完成实时复杂的PWM控制算法及模块运行信息处理等功能，外围电路主要包括光纤输出/输入电路及相控部分与主控部分通信电路等。硬件均压采用桥式电路与电阻并联构成的均压电路、直流电压均压控制算法、脉冲变换及快速闭环跟踪电压控制技术实现多个H桥功率模块的电压均压控制。相控部分与每个H桥功率模块之间的通信均采用光纤技术。见图2，每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻R并联构成均压电路。组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。见图3，一种可自动调整锁相环算法控制:I) 一种可自动调整锁相环算法控制第一步:将三相电压由abc坐标系转化到dq坐标系；第二步:将q轴分量与参考频率通过变频滑动窗口法计算求平均值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种66kV高压直挂式无功发生器，其特征在于，所述无功发生器装置与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器、连接电抗器和并网断路器串联接入系统，其中，充电电阻与旁路断路器并联；每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻并联构成均压电路；所述的组成桥式电路的功率单元为3300VDC的IGBT模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉良，马振库，孙国荣，张津铭，柳杨，关微，张三勇，李雨林，钱振国，徐维东，朱丹，陈明非，张瑞，郭洪月，吕海燕，郭春祥，
申请(专利权)人：辽宁立德电力电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21