混合型无功功率发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种应用于电力系统，起到无功功率及电压的强有力支撑作用的混合型无功功率发生器，是由启动整流器、ＧＴＯ逆变桥、直流电容器组、逆变器输出变压器、连接变压器、高压开关柜、控制单元、检测单元、保护单元及冷却系统等构成。本实用新型专利技术具有容量小、成本低、输出电压谐波含量小的特点，对提供稳态负载的无功支持可比静止型无功功率补偿器容量小１５～３０％。可应用于电力系统中保证电网的安全与经济合理运行，用于用户端改善电能质量、解决电弧炉及电气化铁路系统产生的电压波动、闪变及不对称运行所产生的危害，解决轧钢机、卷扬机冲击负荷所引起的电网电压畸变，以及高次谐波电流对电网的污染，以改善电能质量和提高产品质量。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种应用于电力系统中，起到无功功率及电压的强有力支撑作用的混合型无功功率发生器。
技术介绍
目前，国内冶金企业轧钢及电弧炉炼钢生产过程中产生的无功功率冲击、电压波动、电压闪变及高次谐波的补偿与治理，均采用传统的静止型无功功率补偿器。此种装置由于其控制速度所致，对于电压闪变的治理效果不理想。同时存在其功率损耗较大，电流一电压特性不好等不足。国内电网的控制手段缺乏且水平较低，安装在电网中的绝大部分是提供静态电压调节和补偿无功的电容和变压器分接头调节，它是限制电力传输的重要因素，也是可能发生电力系统崩溃的潜在隐患。目前，由于现代电力电子技术日新月异的发展，新型大功率高耐压、快速关断电力电子器件的出现，随之产生了柔性交流输电技术，这是国际电工界90年代以来竞相发展的前沿高技术，是用现代化大功率电力电子技术和控制技术改造传统的交流输电系统，使其运行更加安庆可靠经济，使传统的交流输电系统具有更高的柔性和灵活性、使输电线路得到充分利用，以满足电力系统安全、可靠和经济运行的目标。自从美国电力科学研究院(EPRI)N.G.Hingorani博士于1986年提出柔性交流输电技术概念以来，柔性交流输电技术就得到了极大的发展，并出现了多种柔性交流输电技术设备，可控串联补偿、静态补偿器(STATCOM/ASVG)是最具代表性的一种，但美、日、德等几个国家开发出的无功功率发生器装置均不是混合型的。
技术实现思路
本技术混合型无功功率发生器应用于电力系统中，可使无功功率及电压具有的强有力支撑，目的是为保证电网的安全与经济合理运行，用于用户端改善电能质量、解决电弧炉及电气化铁路系统产生的电压波动、闪变及不对称运行所产生的危害，解决轧钢机、卷扬机冲击负荷所引起的电网电压畸变，以及高次谐波电流对电网的污染，以改善电能质量，提高产品质量。本技术混合型无功功率发生器内容简述本技术混合型无功功率发生器，是由无功功率发生器和滤波器两部分组成，根据所需补偿容量确定，其特征在于无功功率发生器由启动整流器、GTO逆变桥、直流电容器组、逆变器输出变压器、连接变压器、高压开关柜、控制单元、检测单元、保护单元及冷却系统等组成；逆变器输出变压器和连接变压器的漏抗使混合型无功功率发生器与系统连接电抗；电压逆变器输出相位与幅值均可以调节对称基频三相正弦交流电压；可以与系统交换有功功率或无功功率；没有功率消耗的无功功率发生器通过改变其输出电压的幅值实现与交流系统交换无功功率；当输出电压的幅值大于系统电压幅值时，输出滞后的无功功率；当输出电压的幅值小于系统电压幅值时，吸收滞后的无功功率起电抗器的作用；当输出电压的幅值与系统电压幅值相等时，与交流系统之间将没有无功功率的交换。混合型无功功率发生器采用多重化变压器，通过4个三相逆变桥连接1个三相铁心柱式变压器，变压器系统则采用4重化y.d接线，采用他励或半自励方式启动；他励启动时，先由一台整流变压器为系统提供空载励磁，当输出电压的幅值及相位与系统电压相同时，合并网主开关，同时切断整流器输出；当半自励方式启动时，先封锁所有GTO驱动脉冲；将直流电压由整流器升高至零无功工作电压然后并网，此时冲击电流很小，并网后即可解除脉冲封锁，混合型无功功率发生器投入运行，半自励方式启动只需很小容量的整流器。混合型无功功率发生器的控制器产生一定规律的触发脉冲，经门极驱动电路放大后去控制GTO的导通和关断，使混合型无功功率发生器产生正确的阶梯波电压，根据从电网取回的同步脉冲，产生出与电网电压同步的脉冲信号，使混合型无功功率发生器产生的阶梯波电压与电网电压保持同步，从而使混合型无功功率发生器能正确并网运行。本技术混合型无功功率发生器使用直流电容维持稳定的直流电源，具有容量小、成本低、输出电压谐波含量小的特点。可以从额定滞后工况到额定超前工况连续调节输出无功，在系统电压很低的情况下，仍能输出额定无功电流，对提供稳态负载的无功支持可比静止型无功功率补偿器容量小15～30％。混合型无功功率发生器有更快的动态响应速冻度响应时间小于30ms在抑制系统的功率震荡和提高系统稳定性方面有最好的效果，每kvar的输出约能提高0.5～0.7kv的暂态稳定极限值。具有动态的维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限、提高电力系统暂态稳定水平、阻尼电力系统震荡、抑制系统过电压、改善系统电压稳定性、滤掉系统中的谐波含量的作用。可应用于电力系统中，起到无功功率及电压的强有力支撑的作用，保证电网的安全与经济合理运行，又可用于用户端改善电能质量、解决电弧炉及电气化铁路系统产生的电压波动、闪变及不对称运行所产生的危害，解决轧钢机、卷扬机冲击负荷所引起的电网电压畸变，以及高次谐波电流对电网的污染，以改善电能质量和提高产品质量。附图说明图1为混合型无功功率发生器构成框图图2为混合型无功功率发生器的主电路图图3为控制器结构框图具体实施方式本技术混合型无功功率发生器是这样实现的，混合型无功功率发生是由无功功率发生器及无源滤波器两部分组成，根据所需补偿容量确定，见图1，无功功率发生器由启动整流器、GTO逆变柜、直流电容器组、逆变器输出变压器、连接变压器、10KV高压开关柜、控制单元、检测单元、保护单元及冷却装置等组成。根据用户所需的补偿容量大小确定两部分的容量。1、逆变器输出变压器和连接变压器的漏抗起到混合型无功功率发生器与系统的连接电抗的作用。2、电压逆变器输出相位与幅值均可以调节对称基频三相正弦交流电压，从而可以与系统交换有功功率或无功功率。3、对于理想的混合型无功功率发生器(即没有功率消耗)可以改变其输出电压的幅值实现与交流系统交换无功功率。4、当混合型无功功率发生器输出电压的幅值大于系统电压幅值时，混合型无功功率发生器输出滞后的无功功率，起着电容器的作用。5、当混合型无功功率发生器输出电压的幅值小于系统电压幅值时，混合型无功功率发生器吸收滞后的无功功率，起电抗器的作用。6、当混合型无功功率发生器输出电压的幅值与系统电压幅值相等时，混合型无功功率发生器与交流系统之间将没有无功功率的交换。见图2，混合型无功功率发生器是以多重化变压器为例，4个三相逆变桥连接1个三相铁心柱式变压器，变压器系统则采用4重化y.d接线，采用他励或半自励方式启动。他励启动时，先由一台整流变压器为系统提供空载励磁，当输出电压的幅值及相位与系统电压相同时，合并网主开关，同时切断整流器输出；当半自励方式启动时，先封锁所有GTO驱动脉冲。将直流电压由整流器升高至零无功工作电压然后并网，此时冲击电流很小，并网后即可解除脉冲封锁，混合型无功功率发生器投入运行，半自励方式启动只需很小容量的整流器。控制器产生一定规律的触发脉冲，经门极驱动电路放大后去控制GTO的导通和关断，使混合型无功功率发生器产生正确的阶梯波电压，根据从电网取回的同步脉冲，产生出与电网电压同步的脉冲信号，使混合型无功功率发生器产生的阶梯波电压与电网电压保持同步，从而使混合型无功功率发生器能正确并网运行。控制器采用双机热备用结构，当1台故障时，切换电路自动切换至备用机运行，从而提高系统的连续运行能力；2台控制器均可运行于恒无功方式和恒电压放肆，其采样、控制计算及脉冲发生器均采用基于32位数字信号处理器(DS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合型无功功率发生器，是由无功功率发生器及无源滤波器两部分组成，根据所需补偿容量确定，其特征在于：无功功率发生器由启动整流器、ＧＴＯ逆变桥、直流电容器组、逆变器输出变压器、连接变压器、高压开关柜、控制单元、检测单元、保护单元及冷却系统等组成；逆变器输出变压器和连接变压器的漏抗使混合型无功功率发生器与系统连接电抗；电压逆变器输出相位与幅值均可以调节对称基频三相正弦交流电压；可以与系统交换有功功率或无功功率；没有功率消耗的无功功率发生器通过改变其输出电压的幅值实现与交流系统交换无功功率；当输出电压的幅值大于系统电压幅值时，输出滞后的无功功率；当输出电压的幅值小于系统电压幅值时，吸收滞后的无功功率起电抗器的作用；当输出电压的幅值与系统电压幅值相等时，与交流系统之间将没有无功功率的交换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合型无功功率发生器，是由无功功率发生器及无源滤波器两部分组成，根据所需补偿容量确定，其特征在于无功功率发生器由启动整流器、GTO逆变桥、直流电容器组、逆变器输出变压器、连接变压器、高压开关柜、控制单元、检测单元、保护单元及冷却系统等组成；逆变器输出变压器和连接变压器的漏抗使混合型无功功率发生器与系统连接电抗；电压逆变器输出相位与幅值均可以调节对称基频三相正弦交流电压；可以与系统交换有功功率或无功功率；没有功率消耗的无功功率发生器通过改变其输出电压的幅值实现与交流系统交换无功功率；当输出电压的幅值大于系统电压幅值时，输出滞后的无功功率；当输出电压的幅值小于系统电压幅值时，吸收滞后的无功功率起电抗器的作用；当输出电压的幅值与系统电压幅值相等时，与交流系统之间将没有无功功率的交换。2.根据权利要求1所述的混合型无功功率发生器，其特征在于所说的混合型无功功率发生器采用多重化变压器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩英铎，童路园，张玉良，马振库，刘宝珩，夏金娟，耿俊成，
申请(专利权)人：张玉良，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]