專利名稱：一種變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，屬于電氣自動化設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無功發(fā)生裝置是提高特定用電負(fù)荷功率因數(shù)、補(bǔ)償負(fù)載電流不平衡、抑制供電電壓閃變、提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的有效方法。傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置是采用機(jī)械開關(guān)投切電容器或電抗器、或采用晶閘管投切電容器或控制電抗器的方法來補(bǔ)償無功功率。這些傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法具有動態(tài)響應(yīng)速度慢、連續(xù)可控性差、啟動沖擊大、電流諧波含量大的缺點(diǎn)。
新型靜止無功發(fā)生裝置采用電壓源逆變器實(shí)現(xiàn)，原理類似調(diào)相機(jī)，具有動態(tài)響應(yīng)速度快、起動無沖擊、調(diào)節(jié)連續(xù)、占地面積小、電流諧波含量小等優(yōu)點(diǎn)，是動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。目前常見的新型無功發(fā)生裝置主電路一般采用變壓器多重化電壓源逆變器或鏈?zhǔn)侥孀兤鲗?shí)現(xiàn)，變壓器多重化電壓源逆變器具有占地面積大的缺點(diǎn)，而鏈?zhǔn)侥孀兤骶哂谐杀靖叩娜秉c(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，使得靜止無功發(fā)生裝置的占地面積更小、成本更低，且可以適應(yīng)任意系統(tǒng)電壓，輸出無功功率可以分相進(jìn)行控制。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是包括N個A相全橋電壓源逆變橋、N個B相全橋電壓源逆變橋、N個C相全橋電壓源逆變橋、三相多繞組隔離變壓器，所述N個A相全橋電壓源逆變橋、N個B相全橋電壓源逆變橋、N個C相全橋電壓源逆變橋均為單相全橋電壓源逆變橋，每個單相全橋電壓源逆變橋的對應(yīng)輸入端并聯(lián)，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸入端并聯(lián)有直流電容器，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸出端經(jīng)電抗器接到三相多繞組隔離變壓器的逆變側(cè)繞組；三相多繞組隔離變壓器每相由一個輸出側(cè)繞組和N個逆變側(cè)繞組組成，三相輸出側(cè)繞組連接成星形或三角形接法后作為逆變器的三相交流輸出接到系統(tǒng)電壓源，N為正整數(shù)。
上述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路中，所述單相全橋電壓源逆變橋采用標(biāo)準(zhǔn)的單相兩電平電壓源逆變橋或單相三電平電壓源逆變橋。
上述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路中，所述的三相多繞組隔離變壓器采用三鐵心柱或五鐵心柱結(jié)構(gòu)。
上述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路中，所述的電抗器可以由三相多繞組隔離變壓器的各逆變側(cè)繞組的漏電抗替代。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路具有適應(yīng)任意電壓等級的能力，只需改變變壓器變比即可；另外，它避免了普通變壓器多重化逆變器需要多臺變壓器的缺點(diǎn)，減小了占地面積，且輸出的無功功率可以分相控制，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載不平衡的補(bǔ)償。


圖1為本實(shí)用新型采用單相兩電平電壓源逆變橋時的電路原理圖。
圖2為本實(shí)用新型采用單相三電平電壓源逆變橋時的電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型采用的標(biāo)準(zhǔn)的兩電平電壓源逆變橋電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型采用的標(biāo)準(zhǔn)的三電平電壓源逆變橋電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的電路實(shí)施例結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步的說明。
本實(shí)用新型采用單相兩電平電壓源逆變橋時的裝置構(gòu)成實(shí)施例如圖1所示，圖1中的CA1-CAN、CB1-CBN、CC1-CCN分別為形成直流電壓源的直流電容器，直流電容器組正極和負(fù)極之間可以如圖1中所示的并聯(lián)連接，也可以根據(jù)需要相互間獨(dú)立不并聯(lián)在一起。LA1-LAN、LB1-LBN、LC1-LCN為抑制逆變輸出電流的連接電抗器，這些電抗器可由三相多繞組隔離變壓器的各逆變側(cè)繞組的漏抗替代。TR為將各逆變橋輸出電壓、電流耦合成總的逆變輸出電壓和電流的三相多繞組隔離變壓器，該三相多繞組隔離變壓器每相由一個輸出側(cè)繞組和N個逆變側(cè)繞組組成，三相輸出側(cè)繞組連接成星形或三角形接法后作為逆變器的三相交流輸出，三相逆變側(cè)的每一個繞組串聯(lián)一個所述的連接電抗器后接到一個單相全橋電壓源逆變橋的交流輸出端。該三相多繞組隔離變壓器可根據(jù)具體應(yīng)用時的電氣特性采用三鐵心柱或五鐵心柱結(jié)構(gòu)?？刂婆c保護(hù)器采集系統(tǒng)三相電壓、被補(bǔ)償負(fù)載三相電流、裝置輸出三相電流、裝置直流電容電壓、裝置電壓源逆變橋輸出電流，通過控制算法，形成裝置控制脈沖信號及保護(hù)功能，從而達(dá)到負(fù)載武功補(bǔ)償目標(biāo)。圖1中的單相兩電平電壓源逆變橋采用圖3中標(biāo)準(zhǔn)的單相兩電平電壓源逆變橋。標(biāo)準(zhǔn)的單相兩電平電壓源逆變橋由四只功率半導(dǎo)體開關(guān)器件(如IGBT、IGCT、IEGT等)及四只功率二極管組成，每只功率半導(dǎo)體開關(guān)器件和一只功率二極管反向并聯(lián)連接，這種逆變橋通過開關(guān)器件的開通/關(guān)斷組合可以將直流電壓(DC+/DC-)變換成三電平交流電壓輸出(AC1/AC2)(相電壓為兩電平)。
本實(shí)用新型采用單相三電平電壓源逆變橋時的裝置構(gòu)成實(shí)施例如圖2所示，圖2中的CA1+/CA1--CAN+/CAN-、CB1+/CB1--CBN+/CBN-、CC1+/CC1--CCN+/CCN-分別為形成直流電壓源的直流電容器組，直流電容器組正極、零極和負(fù)極之間可以如圖2中所示的并聯(lián)連接，也可以根據(jù)需要相互間獨(dú)立不并聯(lián)在一起。LA1-LAN、LB1-LBN、LC1-LCN為抑制逆變輸出電流的連接電抗器，這些電抗器可由三相多繞組隔離變壓器的各逆變側(cè)繞組的漏抗替代。TR為將各逆變橋輸出電壓、電流耦合成總的逆變輸出電壓和電流的三相多繞組隔離變壓器，該三相多繞組隔離變壓器每相由一個輸出側(cè)繞組和N個逆變側(cè)繞組組成，三相輸出側(cè)繞組連接成星形或三角形接法后作為逆變器的三相交流輸出，三相逆變側(cè)的每一個繞組串聯(lián)一個所述的連接電抗器后接到一個單相全橋電壓源逆變橋的交流輸出端。該三相多繞組隔離變壓器可根據(jù)具體應(yīng)用時的電氣特性采用三鐵心柱或五鐵心柱結(jié)構(gòu)?？刂婆c保護(hù)器采集系統(tǒng)三相電壓、被補(bǔ)償負(fù)載三相電流、裝置輸出三相電流、裝置直流電容電壓、裝置電壓源逆變橋輸出電流，通過控制算法，形成裝置控制脈沖信號及保護(hù)功能，從而達(dá)到負(fù)載武功補(bǔ)償目標(biāo)。圖2中的單相三電平電壓源逆變橋采用圖4中標(biāo)準(zhǔn)的單相三電平電壓源逆變橋。標(biāo)準(zhǔn)的單相三電平電壓源逆變橋由八只功率半導(dǎo)體開關(guān)器件(如IGBT、IGCT、IEGT等)及十二只功率二極管組成，每只功率半導(dǎo)體開關(guān)器件和一只功率二極管反向并聯(lián)連接，另外四只功率二極管起到箝位二極管的作用，這種逆變橋通過開關(guān)器件的開通/關(guān)斷組合可以將直流電壓(DC+/DCO/DC-)變換成五電平交流電壓輸出(AC1/AC2)(相電壓為三電平)。
當(dāng)本實(shí)用新型采用不同的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件時，需要配置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的開通過電流和關(guān)斷過電壓吸收電路或箝位電路。
權(quán)利要求1.一種變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，其特征在于包括N個A相全橋電壓源逆變橋、N個B相全橋電壓源逆變橋、N個C相全橋電壓源逆變橋、三相多繞組隔離變壓器，所述N個A相全橋電壓源逆變橋、N個B相全橋電壓源逆變橋、N個C相全橋電壓源逆變橋均為單相全橋電壓源逆變橋，每個單相全橋電壓源逆變橋的對應(yīng)輸入端并聯(lián)，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸入端并聯(lián)有直流電容器，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸出端經(jīng)電抗器接到三相多繞組隔離變壓器的逆變側(cè)繞組；三相多繞組隔離變壓器每相由一個輸出側(cè)繞組和N個逆變側(cè)繞組組成，三相輸出側(cè)繞組連接成星形或三角形接法后作為逆變器的三相交流輸出接到系統(tǒng)電壓源，N為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，其特征在于所述的單相全橋電壓源逆變橋采用標(biāo)準(zhǔn)的單相兩電平電壓源逆變橋或單相三電平電壓源逆變橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，其特征在于所述的三相多繞組隔離變壓器采用三鐵心柱或五鐵心柱結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，其特征在于所述的電抗器可以由三相多繞組隔離變壓器的各逆變側(cè)繞組的漏電抗替代。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種變壓器隔離型靜止無功發(fā)生裝置的主電路，包括N個A相全橋電壓源逆變橋、N個B相全橋電壓源逆變橋、N個C相全橋電壓源逆變橋、三相多繞組隔離變壓器，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸入端并聯(lián)有直流電容器，每個單相全橋電壓源逆變橋的輸出端經(jīng)電抗器接到三相多繞組隔離變壓器的逆變側(cè)繞組；三相多繞組隔離變壓器每相由一個輸出側(cè)繞組和N個逆變側(cè)繞組組成，三相輸出側(cè)繞組連接成星形或三角形接法后作為逆變器的三相交流輸出接到系統(tǒng)電壓源。采用本主電路的無功發(fā)生裝置具有占地面積更小、成本更低的優(yōu)點(diǎn)，且可以適應(yīng)任意系統(tǒng)電壓，輸出無功功率可以分相進(jìn)行控制。
文檔編號G05F1/70GK2798390SQ200520050489
公開日2006年7月19日 申請日期2005年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者劉文輝, 劉文華 申請人:劉文輝, 劉文華