静态无功发生器制造技术

技术编号:3351890 阅读:254 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种静态无功发生器,高压逆变器与负载并联,为高压逆变器提供控制信号的控制模块与高压逆变器相连,其特征在于所述高压逆变器是由不等直流电压串联全桥逆变电路构成,其中有一个直流总线电容量是其它任何一个直流总线电容量的2倍。但输出电平数可成倍增加,谐波含量大为减少。(*该技术在2010年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力系统实现无功补偿的静态无功发生器,特别适应于高压电网的静态无功发生器。目前的电网电压普遍较高(10000V以上),随着电力电子技术的发展,取代磁耦合的直接耦合静态无功发生器(SVG)装置已成为该领域学者们研究的重点,而直接耦合SVG装置的关键技术是高压逆变器技术。普通的逆变器采用两点式的电路形式,输出电压为两电平,输出波形为SPWM波,以目前自关断器件的水平,用这种电路形式来实现高压逆变器必须采用多个器件串联的方式。但象IGBT这种自关断器件,因为开关时间为微秒级,很难保证所有串联的IGBT管同时开关,后开的管子将承受全部高电压,串联管子的方式几乎是行不通的。即采用这种电路来实现高压逆变器是不可能的。近年来出现了二极管钳位形式的多点式逆变器电路,使高压逆变器的发展前进了一大步。但由于电容均压等方面问题,目前国际水平的较为成熟的多点式逆变器最高电压为ABB公司采用其最新器件IGCT制造的输出电压为4160V的逆变器。而这一电压等级离SVG装置所要求的电压等级还差很远。另外还出现了诸如电容悬浮的电路形式等,但也同样面临难以将输出电压进一步提高的问题。最近出现的串联H桥形式的电路,使逆变器的输出电压轻易得以提高。目前采用这一电路的商品化的高压变频器输出电压达到6000V。从目前国内外研究的现状看,串联H桥形式的电路用作SVG还停留在小容量低压试验阶段。通常的串联H桥形式的电路中,各串联H桥的直流总线电压额定值都取作一样。本技术的目的在于提供一种元件数目、电压等级相同,最高输出电压和通常的串联H桥电路相同,但输出电平数可成倍增加、谐波含量大为减少的静态无功发生器。为达到以上目的,本技术所采用的技术方案是高压逆变器2与负载1并联,为高压逆变器2提供控制信号的控制模块3与高压逆变器2相连,其特征在于所述高压逆变器2是由不等直流电压串联全桥逆变电路构成,其中有一个直流总线电容量是其它任何一个直流总线电容量的2倍。本技术采用了不等直流总线电压串联H桥高压逆变器电路,较之采用通常的串联H桥电路,虽然元件数目、电压等级相同,最高输出电压也相同,但输出电平数可成倍增加,谐波含量大为减少。以下通过附图和实施例对本技术作进一步描述附图说明图1为本技术原理框图图2为电路原理图。如1、图2所示,高压逆变器2与负载1并联,为高压逆变器2提供控制信号的控制模块3与高压逆变器2相连,其特征在于所述高压逆变器2是由不等直流电压串联全桥逆变电路构成,其中有一个直流总线电容量是其它任何一个直流总线电容量的2倍。本实施例中包括四个串联的桥,每个桥均有四个控制开关管以及一个由电容器和电阻器并联而成的RC直流总线,各控制开关管的控制端分别与控制模块3相连接,由控制模块3提供触发脉冲;其中第4支路直流总线的电容值是其它三个直流总线电容值的2倍,从而构成了一个包含了不等直流电压串联全桥逆变器的静态无功发生器。通过引入两个调节器和一个边沿选择算法,就能保证这种不等直流总线电压串联H桥电路构成的直接耦合SVG装置,在输出电压电流突变时,保持各桥直流总线电压稳定。若将串联H桥数目增加为6个,各桥直流总线电压设为1800V、1800V、1800V、1800V、1800V、900V,则最高输出电压可达到7000V,输出电压单边电平数为12,采用3300V/1200A的IGBT元件,输出电流可达到450A。将三个这样的逆变器桥臂接成星型,则最高输出线电压可达到12124V,装置容量接近10Mvar,达到实用化要求。各桥直流总线电压不相等,其中桥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ直流环节额定电压为2Vd/7,桥Ⅳ的直流环节额定电压为Vd/7。各H桥能输出的电压为+Vdi、0、-Vdi,其中Vdi为其直流总线电压。以桥Ⅰ为例,当IGBT管V11、V14开通时,该桥输出电压为+Vdi,而当V13、V12开通时,该桥输出电压为-Vdi,当V11、V13同时开通或V12、V14同时开通时,输出电压为0。总输出电压为各桥输出电压值的叠加,通过组合,可实现不同的总输出电压值。总输出电压的波形近似正弦,具有较低的谐波含量。将图2所示不等直流总线电压串联H桥电路推而广之,设电路由m个H桥串联而成,其中一个桥的直流总线电压与其他桥的直流总线电压的一半,则输出电压电平数为4m-1。而如果各桥直流总线电压相同,则输出电压电平数仅为2m+1。进一步推广,设直流总线电压构成为Vd、Vd、…、Vd、Vd/2、Vd/22、Vd/23、…、Vd/2n,则输出电压电平数为20+21+…+2n+2n+1(m-n),曾几何级数增长。但从电路的复杂性考虑,直流总线电压种类数n最多不应超过3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静态无功发生器,高压逆变器(2)与负载(1)并联,为高压逆变器(2)提供控制信号的控制模块(3)与高压逆变器(2)相连,其特征在于所述高压逆变器(2)是由不等直流电压串联全桥逆变电路构成,其中有一个直流总线电容量是其它任何一个直流总线电容量的2倍。

【技术特征摘要】
1.一种静态无功发生器,高压逆变器(2)与负载(1)并联,为高压逆变器(2)提供控制信号的控制模块(3)与高压逆变器(2)相连,其特征在于所述高压逆变器(2)是由不等直流电压串...

【专利技术属性】
技术研发人员:王颖曜
申请(专利权)人:株洲时代电子技术有限公司
类型:实用新型
国别省市:43[中国|湖南]

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