一种三电平I型拓扑无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种三电平I型拓扑无功补偿装置，包括在补偿模块每一相分别设置的补偿相，所述补偿相包括第一三电平I型电路模块，每一所述第一三电平I型电路模块包括四个第一全控晶体管，所述补偿模块还包括四个驱动电路，四个所述驱动电路分别连接四个第一全控晶体管以分别驱动全控晶体管工作，每一所述补偿相包括第二三电平I型电路模块，所述第二三电平I型电路模块与所述第一三电平I型电路模块的电路结构相同，包括四个第二全控晶体管；于一补偿相中，位于同一位置的第一全控晶体管和第二全控晶体管以相同的连接方式连接于所述驱动电路。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无功补偿装置领域，具体涉及一种三电平I型拓扑无功补偿装置。
技术介绍
无功补偿装置是一种用于动态抑制谐波、补偿无功及补偿三相不平衡的新型电力电子装置。它能够对幅值和频率变化的谐波进行补偿。其应用可克服无源滤波器传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功，同时，对三相不平衡进行补偿。无功补偿装置中，三电平电路与普通的半桥电路相比，因为具有了中点续流的能力，所以对改善输出纹波，降低损耗都有很好的效果。而三电平I型电路作为无功补偿装置中较为常见的电路结构，在无功补偿装置中，对每一相分别设置一个三电平I型电路，如图1，作为补偿相使用，而三电平I型电路包括四个全控晶体管VT1、VT2、VT3、VT4串联组成。工作过程中，VT1和VT2构成上桥臂，VT3和VT4构成下桥臂，而分别对VT1-VT4连接驱动电路实现补偿相功能的实现，而使用中发现该种电路存在一定问题，对于小型模块化有源滤波与无功补偿装置，由于散热及体积等原因限制，补偿容量通常较小（≤100kVar）。对于一些需要大容量补偿的场合来说，只能选择体积庞大的机柜式，或者小容量模块的并联。但小容量模块并联需要很多的外设协助，通过外部接线实现并联功能，如果信号同步情况出现误差，那么就会直接对滤波效果产生影响。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种体积较小、功率较大的一种三电平I型拓扑无功补偿装置，解决以上技术问题；本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种三电平I型拓扑无功补偿装置，包括补偿模块，所述补偿模块包括有三个补偿相，每一所述补偿相包括第一三电平I型功率模块，每一所述第一三电平I型功率模块包括四个第一全控晶体管，还包括驱动电路，所述驱动电路分别连接四个第一全控晶体管以分别驱动所述第一全控晶体管工作，每一所述补偿相包括第二三电平I型功率模块，所述第二三电平I型功率模块与所述第一三电平I型功率模块的电路结构相同，所述第二三电平I型功率模块包括四个第二全控晶体管；于一补偿相中，位于同一位置的第一全控晶体管和第二全控晶体管以相同的连接方式连接于所述驱动电路。进一步的，于一补偿相中的驱动电路设置有光耦隔离器。进一步的，每一所述第一全控晶体管反并联有一二极管。进一步的，每一所述第二全控晶体管反并联有一二极管。进一步的，所述第一三电平I型功率模块和所述所述第二三电平I型功率模块均选为额定电流为200A的IGBT模块。进一步的，所述第一三电平I型功率模块和所述所述第二三电平I型功率模块均选为额定电压为650V的IGBT模块。进一步的，于一所述第一三电平I型功率模块中，包括第一上桥臂和第一下桥臂，所述第一上桥臂和所述第一下桥臂分别包括两个并联设置的所述第一全控晶体管；于一所述第二三电平I型功率模块中，包括第二上桥臂和第二下桥臂，所述第二上桥臂和所述第二下桥臂分别包括两个并联设置的所述第二全控晶体管。进一步的，所述第一上桥臂和所述第一下桥臂串联设置；所述第二上桥臂和所述第二下桥臂串联设置。进一步的，所述第一全控晶体管的基极和所述第二全控晶体管的基极分别连接对应的所述驱动电路。进一步的，所述第一全控晶体管的发射极和所述第二全控晶体管的发射极分别连接对应的所述驱动电路。有益效果：由于采用以上技术方案，本技术通过设计结构与第一三电平I型功率模块完全相同的第二三电平I型功率模块，且将第一三电平I型功率模块中的每一全控晶体管与第二三电平I型功率模块对应的全控晶体管分别连接于同一驱动电路，而保留原有的驱动逻辑以及控制方法，通过硬件连接的方式实现信号的同步，减小了控制误差同时保证补偿功率。附图说明图1为三电平I型功率模块示意图；图2为本技术整体电路连接原理示意图；图3为本技术第一驱动电路示意图；图4为本技术第二驱动电路示意图；图5为本技术第三驱动电路示意图；图6为本技术第四驱动电路示意图；图7为本技术驱动控制板示意图。附图标记：1、补偿相；11、第一三电平I型功率模块；12、第二三电平I型功率模块；21、第一驱动电路；22、第二驱动电路；23、第三驱动电路；24、第四驱动电路；25、驱动控制板。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，但不作为本技术的限定。参照图1和图2所示，一种三电平I型拓扑无功补偿装置，包括补偿模块的每一相分别设置的补偿相1，所述补偿相1包括第一三电平I型功率模块11，每一所述第一三电平I型功率模块11包括四个第一全控晶体管，所述补偿相1还包括驱动电路，两个所述驱动电路输出四个驱动信号分别连接四个第一全控晶体管以分别驱动全控晶体管工作，每一所述补偿相1包括第二三电平I型功率模块12，所述第二三电平I型功率模块12与所述第一三电平I型功率模块11的电路结构相同，包括四个第二全控晶体管；于一补偿相1中，位于同一位置的第一全控晶体管和第二全控晶体管以相同的连接方式连接于所述驱动电路。于一补偿相1中的两个驱动电路分别设置有光耦隔离器。每一所述第一全控晶体管反并联有一二极管。该有源滤波与无功补偿装置采用一三相三电平I型拓扑电路，主回路功率单元采取I型三电平IGBT模块（三电平I型功率模块），控制方式采取闭环控制与原有的控制方式相同，在此不做赘述。每相包括两个并联的IGBT模块（第一三电平I型功率模块11、第二三电平I型功率模块12），每个IGBT模块（三电平I型功率模块）中包含四个串联的开关管，VT1、VT2构成上桥臂，VT3、VT4构成下桥臂。两个反向二极管提供续流，实现三电平的工作模式。每一个IGBT管的额定电流200A，额定电压650V。每相上两个IGBT模块（三电平I型功率模块）并联，输出电流范围上限为400A。工作时通过控制实现均流输出，均流控制通过如图3-6的驱动电路连接方式实现驱动，分别通过第一驱动电路21直接以相同的方式连接两个补偿相1的IGBT模块中的VT1；第二驱动电路22连接两个VT2、第三驱动电路23连接两个VT3、第四驱动电路24连接两个VT4。该有源滤波与无功补偿装置输出的额定电流为180A（具有一定的余量）。每相上有两个IGBT，较大输出电流要求时，每个IGBT分担一半的输出电流，同单一模块工作相较，每个IGBT的输出要求减半，损耗减小。可以实现开关频率20kHz以上，输出无功电流200A。并且开关频率的增加，对输出电感的选型空间较大，可以选用电感量较小的输出电感，以减小装置体积，可以采用单相小电感。并且相对于现有的有源滤波与无功补偿装置的开关频率为的10-20kHz，本技术的有源滤波与无功补偿装置的开关频率可以地提高至20kHz以上，保证了谐波滤除效果，同时无功补偿的效果提高。另外，对于IGBT模块（三电平I型功率模块），VT1和VT2构成上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平I型拓扑无功补偿装置，包括补偿模块，所述补偿模块包括有三个补偿相，每一所述补偿相包括第一三电平I型功率模块，每一所述第一三电平I型功率模块包括四个第一全控晶体管，还包括驱动电路，所述驱动电路分别连接四个第一全控晶体管，以分别驱动所述第一全控晶体管工作，其特征在于，每一所述补偿相包括第二三电平I型功率模块，所述第二三电平I型功率模块与所述第一三电平I型功率模块的电路结构相同，所述第二三电平I型功率模块包括四个第二全控晶体管；于一补偿相中，位于同一位置的第一全控晶体管和第二全控晶体管以相同的连接方式连接于所述驱动电路。

【技术特征摘要】
1.一种三电平I型拓扑无功补偿装置，包括补偿模块，所述补偿模块包括有三个补偿相，每一所述补偿相包括第一三电平I型功率模块，每一所述第一三电平I型功率模块包括四个第一全控晶体管，还包括驱动电路，所述驱动电路分别连接四个第一全控晶体管，以分别驱动所述第一全控晶体管工作，其特征在于，每一所述补偿相包括第二三电平I型功率模块，所述第二三电平I型功率模块与所述第一三电平I型功率模块的电路结构相同，所述第二三电平I型功率模块包括四个第二全控晶体管；于一补偿相中，位于同一位置的第一全控晶体管和第二全控晶体管以相同的连接方式连接于所述驱动电路。2.根据权利要求1所述的一种三电平I型拓扑无功补偿装置，其特征在于，于一补偿相中的驱动电路设置有光耦隔离器。3.根据权利要求1所述的一种三电平I型拓扑无功补偿装置，其特征在于，每一所述第一全控晶体管反并联有一二极管。4.根据权利要求1所述的一种三电平I型拓扑无功补偿装置，其特征在于，每一所述第二全控晶体管反并联有一二极管。5.根据权利要求1所述的一种三电平I型拓扑无功补偿装置，其特征在于，所述第一三电平I型功率模块和所述第二三电平I型功率模块均...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佰莹，彭华良，刘青松，
申请(专利权)人：上海追日电气有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31