本实用新型专利技术公开了一种新型高频多电平静止无功发生器，由全控型功率开关器件组成的功率单元与多副边绕组变压器以及同一组电容器组构成，本实用新型专利技术专利的主要特征是：多个功率单元的输入端分别与多个变压器的不同副边绕组连接，多个功率单元的输出端则共同连接到一组电容器两端，通过控制器对功率单元进行数字控制，实现在变压器原边绕组所连接回路中产生可控的无功功率和谐波。该新型专利既实现了对变压器原边无功功率和谐波的多重化叠加控制，同时由于使用同一组电容器使得对电容器组两端电压的控制容易，整体系统组成模块化与标准化，从而提高整机的可靠性与成本优势。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种新型高频多电平静止无功发生器，由全控型功率开关器件组 成的功率单元与副边多绕组变压器以及同一组电容器组构成，通过控制器对功率单元进行 数字控制，实现在变压器原边绕组所连接回路中产生可控的无功功率和谐波电流抑制功 能。该新型专利既实现了对变压器原边无功功率的多重化叠加控制与谐波电流抑制，同时 由于使用同一组电容器使得对电容器组两端电压的控制容易，整体系统组成模块化与标准 化，从而提高整机的可靠性与成本优势。
技术介绍
随着电力电子技术的广泛应用，其卓越的性能与节能效果，以及高的性价比等诸 多优点，为广大用户所接受，特别是顺应“低碳”时代与智能电网建设需要，企业广泛使用各 类中无功补偿装置与谐波抑制装置。这类设备中一般采用电容投切、电容电感混合投切等 方式来实现对负载接入端的无功补偿，而谐波电流抑制则采用固定式无源滤波器等其他装 置来实现，补偿效果与灵活性以及动态响应速度等均受到很大的影响，同时存在多个的电 容器组连接使用，难于直接进行电容器组的电压控制。如何提高这些设备的技术性能、减小 设备体积与成本，并实现设备使用效率的最大化，成为目前技术创新的主要方向。当前常见的静止无功发生器主电路拓扑一般分为两种，一种是功率单元直接串联 结构，即由低耐压功率器件组成的多个功率单元输出依次串联，每个功率单元有独立的补 偿电容器组。而另一种则是直接采用高压功率器件构成功率变换电路，输出直接连接高压 电网，采用高压电容器组作为补偿电容器。第一种方案存在多个独立电容器组的电压均衡 控制难题，而且对于电网三相不平衡补偿能力弱，谐波抑制能力弱。第二种方案由于直接使 用高压器件组成，应用的适应性不高，同样也面临三相不平衡补偿弱和谐波抑制能力弱的 难题，所以需要技术改进与完善。
技术实现思路
本技术解决其技术问题所采用的技术方案是由全控型功率开关器件连接的 H型全桥电路构成功率单元，不同功率单元的输入端分别与变压器的不同副边绕组连接，不 同功率单元的输出端则共同连接到一组电容器两端，每个变压器的原边绕组直接连接到无 功负载的电网连接点上，通过控制器对每个功率单元进行控制，实现在变压器原边绕组所 连接回路中产生可控的无功功率和谐波。直接采用全控型功率开关器件构成功率单元的 主电路，控制器发出数字控制信号实现其导通与关断工作状态切换，这类全控型功率开关 器件包括IGBT、M0SFET、IGCT、GTO、SiC0功率单元通过变压器与电网连接，变压器的原边 绕组为一组，副边绕组绕组为多个，每个副边绕组连接到一个功率单元的输入端，根据多重 化控制需要，变压器原边绕组与副边绕组的匝数比可以相同或不同。多个功率单元的输出 端连接到同一组电容器上，所使用的电容器组与极性无关，这类电容器包括电解电容、薄 膜电容、超级电容。副边绕组与多个功率单元连接的变压器原边绕组跨接在电网的任意两3线之间产生一路可控的无功功率和谐波，三相电网使用时则采用多组变压器及相应的功率 单元电路构成。由本技术的技术方案实现的一相静止无功发生器，在有无零线的场合均可以 通过本无功发生器组合使用实现对三相或多相电网供电条件下的无功补偿控制与谐波电 流抑制，补偿电容器组可以全部采用同一组补偿电容器。除了实现变压器原边的多电平输 出控制效果外，通过对变压器原副边匝比按一定的比例关系配置，还可以实现混合多电平 叠加控制的完美无谐波补偿控制效果。本技术的有益效果是，通过模块化的电路拓扑实现了对变压器原边无功功率 与谐波电流的多重化叠加控制，同时由于使用同一组电容器使得对电容器组两端电压的控 制容易，整体系统组成模块化与标准化，从而提高整机的可靠性与成本优势。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术基本电路拓扑的电路原理图。图2是在电网为三相三线制时的一种无功发生器实现原理图。图3是在电网为三相四线制时的一种无功发生器实现原理图。图4是在单相非线性负载时的一种无功发生器实现原理图。图5是图4实现中负载电流、补偿电流和补偿后电网电流波形图。具体实施方式在图1中，Al、A2为电网接入端，T为接入的多绕组变压器，原边匝比假定为1，副边匝比依次为nl、n2.....皿，副边匝比可以为1或其它整数。不同的副边绕组匝比可以根据多重化补偿控制需要进行确定。Ql、Q2、Q3、Q4为全控型功率开关器件，每个功率单元有 四个全控型功率开关器件。控制器实现对整个无功发生器中各功率单元的数字调制控制。 C为无功发生器中的补偿电容器组，可以由一个或多个电容器的串联或并联组成。图2为在电网为三相三线制时的一种无功发生器实现原理图，即采用两组本实用 新型无功发生器电路，其输入分别接入三相电网中不同的两相线之间，两个无功发生器电 路中的补偿电容器组则可采用同一组电容器。采用本方案可以很好的适应较大范围三相不 平衡无功补偿要求，同时对电容器的电压控制很容易实现。在图3所示实施例中，当电网为三相四线制时，可采用三个本技术无功发生 器构成对电网每相的无功补偿控制，补偿电容器组仍可采用同一组电容器。同样可以很好 的适应较大范围三相不平衡无功补偿要求，同时对电容器的电压控制很容易实现。图4是在单相非线性负载时的一种无功发生器实现原理图，图中非线性负载的谐 波电流较大，采用本技术无功发生器构成补偿控制，既可以很好的实现无功补偿，同时 谐波的抑制效果很好。图5是图4实现中的三个电流波形图。权利要求1.一种新型高频多电平静止无功发生器，其特征是由全控型功率开关器件连接的H 型全桥电路构成功率单元，不同功率单元的输入端分别与变压器的不同副边绕组连接，不 同功率单元的输出端则共同连接到一组电容器两端，每个变压器的原边绕组直接连接到无 功负载的电网连接点上，通过控制器对每个功率单元进行控制，实现在变压器原边绕组所 连接回路中产生可控的无功功率和谐波。2.根据权利要求1所述的新型高频多电平静止无功发生器，其特征是直接采用全控 型功率开关器件构成功率单元的主电路，控制器发出数字控制信号实现其导通与关断工作 状态切换，这类全控型功率开关器件包括IGBT、M0SFET、IGCT, GTO, SiC03.根据权利要求1所述的新型高频多电平静止无功发生器，其特征是功率单元通过 变压器与电网连接，变压器的原边绕组为一组，副边绕组绕组为多个，每个副边绕组连接到 一个功率单元的输入端，根据多重化控制需要，变压器原边绕组与副边绕组的匝数比可以 相同或不同。4.根据权利要求1所述的新型高频多电平静止无功发生器，其特征是多个功率单元 的输出端连接到同一组电容器上，所使用的电容器组与极性无关，这类电容器包括电解电 容、薄膜电容、超级电容。5.根据权利要求1所述的新型高频多电平静止无功发生器，其特征是副边绕组与多 个功率单元连接的变压器原边绕组跨接在电网的任意两线之间产生一路可控的无功功率 和谐波，三相电网使用时则采用多组变压器及相应的功率单元电路构成。专利摘要本技术公开了一种新型高频多电平静止无功发生器，由全控型功率开关器件组成的功率单元与多副边绕组变压器以及同一组电容器组构成，本技术专利的主要特征是多个功率单元的输入端分别与多个变压器的不同副边绕组连接，多个功率单元的输出端则共本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种新型高频多电平静止无功发生器，其特征是：由全控型功率开关器件连接的Ｈ型全桥电路构成功率单元，不同功率单元的输入端分别与变压器的不同副边绕组连接，不同功率单元的输出端则共同连接到一组电容器两端，每个变压器的原边绕组直接连接到无功负载的电网连接点上，通过控制器对每个功率单元进行控制，实现在变压器原边绕组所连接回路中产生可控的无功功率和谐波。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹海珲，
申请(专利权)人：曹海珲，
类型：实用新型
国别省市：11
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