一种无直流储能单元的三相无功补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。本发明专利技术无需直流储能单元，使用的电容均为交流电容，整个装置可靠性高、寿命长、易模块化制造且性价比高。

A Three-phase Reactive Power Compensation Device without DC Energy Storage Unit

The invention discloses a three-phase reactive power compensation device without DC energy storage unit, which comprises three identical circuit breakers, three identical compensation units and a filter inductance module, which is composed of three star-connected inductances. The first circuit breaker is connected between A-phase power supply and A-phase inductive reactive power load, and the other end is connected with the first compensation unit. One end of the second circuit breaker is connected to the B-phase power supply and the B-phase inductive reactive load, the other end is connected to the second compensation unit, one end of the third circuit breaker is connected to the c-phase power supply and the c-phase inductive reactive load, the other end is connected to the third compensation unit, and the other end of the three compensation units is connected to the three inductances of the filter inductance module respectively. The invention does not need a DC energy storage unit and uses AC capacitors. The whole device has high reliability, long service life, easy modularization and high cost performance.

【技术实现步骤摘要】
一种无直流储能单元的三相无功补偿装置
本专利技术涉及电力系统的无功补偿技术，具体涉及一种无直流储能单元的三相无功补偿装置。
技术介绍
随着经济的快速发展，无功功率已经成为电力系统中一个重要的物理量，大多数网络元件以及负载都需要消耗无功功率，这些无功通过发电机提供并且实现长距离的传送显然是不合理的，甚至是不可能的，合理的方法是在需要消耗无功功率的地方设置无功补偿装置，向电网吸收(或发出)无功。对于无功补偿装置，最早的是同步调相机和固定电容器组(FixedCapacitorBank,FC)。随着电力电子技术的发展，由FC和晶闸管相控电抗器(ThyristorControlledReactor,TCR)组成的静态无功补偿器(StaticVARCompensator,SVC)，由于其能动态的调节补偿的无功，价格也不太高，已经在电网中得到了大量的应用。此外，还有基于DC/AC变换器的静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)，相比SVC虽然能够提供更少谐波更迅速的动态无功补偿，但其维护费用的很大一部分用于定期更换其位于直流侧的电解电容器，其可靠性在很大程度上受开关器件和直流侧电解电容器的影响，开关器件或直流侧电解电容器的损坏很可能导致装置无法运行而完全失去补偿效果。交流电容的寿命比直流电解电容要长很多，如果能使用直接AC-AC变换器插在交流电容器与电网之间，采用适当的调制和控制策略，使得电网侧能得到可控的无功电流，在AC-AC变换器发生故障时直接将交流电容器接入电网实现基本的无功补偿功能，那么这样的装置无疑具有更低的成本和更高的可靠性，且可以基于已经大量使用的无功补偿电容器，具有广阔的市场前景。目前的新型静止无功补偿器研究都是基于降压型交交变换器展开，研究内容单一，而且在无功补偿电容器确定的情况下，其提供的无功补偿电流调节范围较小；尽管有着基于推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，但其所用功率开关管数量较多，增大了装置体积，增加了控制的复杂性，不易模块化制造，因而新型无功补偿拓扑的引入、无功功率调节范围的扩大以及相应的控制技术等方面都有待深入研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无直流储能单元的三相无功补偿装置。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。与现有的三相无功补偿器相比，本专利技术的显著优点为：(1)相对于传统基于DC/AC逆变器拓扑的静止无功补偿器，本专利技术无需直流储能单元，使用的电容均为交流电容，整个装置可靠性高、寿命长、易模块化制造且性价比高；(2)相对于基于推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，本专利技术的三相无功补偿装置不仅只需一半数量的IGBT管，而且可用于各种电压等级的电网中，除此之外，其提供的容性无功功率调节范围大大提高；(3)在基于反激式交交变换器的静止无功补偿器中，变压器的漏感使得产生的无功补偿电流严重畸变，而本专利技术的三相无功补偿装置无需变压器，其产生的容性无功电流波形质量大大改善。附图说明图1是本专利技术一种无直流储能单元的三相无功补偿装置的主功率拓扑图。图2是本专利技术新型三相无功补偿装置控制系统中占空比控制信号产生的示意图。图3是本专利技术新型三相无功补偿装置控制系统中功率开关管控制信号生成的示意图。具体实施方式如图1所示，一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。进一步的，所述第一补偿单元包括第一电容C1、第一IGBT管K1、第二IGBT管K2、第三IGBT管K3、第四IGBT管K4、第一电感L1和第二电容C2；第一电容C1的一端作为第一补偿单元的一端，与第一断路器QF1相连，同时还与第一IGBT管K1的集电极相连，第一IGBT管K1的发射极与第二IGBT管K2的发射极相连，第二IGBT管K2的集电极与第三IGBT管K3的发射极相连，同时与第一电感L1的一端相连，第三IGBT管K3的集电极与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与第四IGBT管K4的集电极相连，第四IGBT管K4的发射极与第一电感L1的另一端以及第一电容C1的另一端相连，并作为第一补偿单元的端口，与滤波电感模块连接。进一步的，所述第二补偿单元包括第三电容C3、第五IGBT管K5、第六IGBT管K6、第七IGBT管K7、第八IGBT管K8、第二电感L2和第四电容C4；第三电容C3的一端作为第二补偿单元的一端，与第二断路器QF2相连；第三电容C3的一端与第五IGBT管K5的集电极相连；第五IGBT管K5的发射极与第六IGBT管K6的发射极相连；第六IGBT管K6的集电极与第七IGBT管K7的发射极同时与第二电感L2的一端相连；第七IGBT管K7的集电极与第四电容C4的一端相连；第四电容C4的另一端与第八IGBT管K8的集电极相连；第八IGBT管K8的发射极与第二电感L2的另一端同时与第三电容C3的另一端相连，并作为第二补偿单元的端口，与滤波电感模块连接。进一步的，所述第三补偿单元包括第五电容C5、第九IGBT管K9、第十IGBT管K10、第十一IGBT管K11、第十二IGBT管K12、第三电感L3和第六电容C6；第五电容C5的一端作为第三补偿单元的一端，与第三断路器QF3的另一端相连；第五电容C5的一端与第九IGBT管K9的集电极相连；第九IGBT管K9的发射极与第十IGBT管K10的发射极相连；第十IGBT管K10的集电极与第十一IGBT管K11的发射极同时与第三电感L3的一端相连；第十一IGBT管K11的集电极与第六电容C6的一端相连；第六电容C6的另一端与第十二IGBT管K12的集电极相连；第十二IGBT管K12的发射极与第三电感L3的另一端同时与第五电容C5的另一端相连，并作为第三补偿单元的端口，与滤波电感模块连接。进一步的，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6均为交流电容。进一步的，所述每个IGBT管均反并联一个二极管，IGBT的发射极与二极管的正极相连，IGBT的集电极与二极管的负极相连。进一步的，滤波电感模块包括第一滤波电感Ls1～第三滤波电感Ls3的一端分别与第一补偿单元、第二补偿单元、第三补偿单元连接，第一滤波电感Ls1～第三滤波电感Ls3的另一端相连。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，其特征在于，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。

【技术特征摘要】
1.一种无直流储能单元的三相无功补偿装置，其特征在于，包括三个相同的断路器、三个相同的补偿单元和一个滤波电感模块，滤波电感模块由三个星型连接的电感组成；所述第一断路器的一端连接到a相电源与a相感性无功负载之间，另一端与第一补偿单元连接，第二断路器的一端连接到b相电源与b相感性无功负载之间，另一端与第二补偿单元连接，第三断路器的一端连接到c相电源与c相感性无功负载之间，另一端与第三补偿单元连接；三个补偿单元的另一端分别与滤波电感模块的三个电感连接。2.根据权利要求1所述的无直流储能单元的三相无功补偿装置，其特征在于，所述第一补偿单元包括第一电容(C1)、第一IGBT管(K1)、第二IGBT管(K2)、第三IGBT管(K3)、第四IGBT管(K4)、第一电感(L1)和第二电容(C2)；第一电容(C1)的一端作为第一补偿单元的一端，与第一断路器(QF1)相连，同时还与第一IGBT管(K1)的集电极相连，第一IGBT管(K1)的发射极与第二IGBT管(K2)的发射极相连，第二IGBT管(K2)的集电极与第三IGBT管(K3)的发射极相连，同时与第一电感(L1)的一端相连，第三IGBT管(K3)的集电极与第二电容(C2)的一端相连，第二电容(C2)的另一端与第四IGBT管(K4)的集电极相连，第四IGBT管(K4)的发射极与第一电感(L1)的另一端以及第一电容(C1)的另一端相连，并作为第一补偿单元的端口，与滤波电感模块连接。3.根据权利要求书1所述的无直流储能单元的三相无功补偿装置，其特征在于，所述第二补偿单元包括第三电容(C3)、第五IGBT管(K5)、第六IGBT管(K6)、第七IGBT管(K7)、第八IGBT管(K8)、第二电感(L2)和第四电容(C4)；第三电容(C3)的一端作为第二补偿单元的一端，与第二断路器(QF2)相连；第三电容(C3)的一端与第五IGBT管(K5)的集电极相连；第五IGBT管(K5)的发射极与第六IGBT管(K6)的发射极相连；第六IGBT管(K6)的集电极与第七IGBT管(K7)的发射极同时与第二电感(L...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕广强，戚向阳，陈曦，许峰，刘潇逸，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32