專利名稱：一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動態(tài)無功功率補償技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置。
技術(shù)背景無功平衡對提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益和改善供電質(zhì)量至關(guān)重要，在中低壓配電系統(tǒng) 中，普遍采用了固定電容器進行無功補償。但由日負荷變化頻繁，要求大量快速響 應的可調(diào)無功功率來補償負荷需要，維持系統(tǒng)無功平衡，保證系統(tǒng)運行在高功率因 數(shù)狀態(tài)下，減少損耗，提高系統(tǒng)的運行效率，因此電容補償容量的連續(xù)可調(diào)及快速 響應具有巨大的市場需求。本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，它由三個單相電容器構(gòu)成一組容性無功元 件，每個電容器一端接于系統(tǒng)母線，另一端與三個單相逆變器的輸出相連而構(gòu)成， 通過調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，改變電容器兩端的電壓降來實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)輸入到系統(tǒng) 的容性無功電流的目的，不但具有容性無功功率的連續(xù)可調(diào)、響應速度快等優(yōu)點， 還克服了晶閘管控制電抗器加固定電容器補償裝置注入系統(tǒng)諧波大的缺點，無需增 加額外的濾波裝置；另一方面逆變器在調(diào)容裝置的整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，其耗散功 率不超過裝置額定容量的四分之一，因此降低了裝置成本，提高了可靠性和經(jīng)濟性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，用于中低壓配電系統(tǒng)的容性動態(tài) 無功補償。它基于逆變器輸出電壓連續(xù)可調(diào)技術(shù)實現(xiàn)感性無功功率的快速連續(xù)調(diào) 節(jié)。本發(fā)明提出的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，包括共用直流電容Ca的三個單相H橋逆變器l、逆變器輸出高通濾波器2、三個單相接入變壓器3、固定補償電容器及其阻 尼電抗器4、斷路器5。共用直流電容Cd的三個單相H橋逆變器1由十二個IGBT器件及其反并聯(lián)二極 管組成的三個單相H橋(SA1-2、 SB1-2、 SC1—2)、直流電容Cd構(gòu)成。每個單相H橋 由兩個橋臂構(gòu)成，三個單相H橋共六個橋臂。每個橋臂由上下兩個IGBT及其反并 聯(lián)二極管串聯(lián)而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。六個橋臂上下端點分別連 接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極母線，下端母線為 負極母線。直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母線之間。每個橋臂的輸出端連接到逆變器輸出高通濾波器2，即每個橋臂的輸出端連接 到對應的六個濾波電感(U-2、 U—2、 L -2) —端，六個濾波電感的另一端分別連接 到三個單相接入變壓器3 (TA、 TB、 TJ的一次側(cè)，每個單相接入變壓器的一次側(cè)的 兩個輸入端上并聯(lián)有對應的濾波電容(CfA、 CfB、 CfC)。三個單相接入變壓器3的二次側(cè)有兩個輸出端子。 一個端子連接到一起形成中 性點，另一個端子分別連接到對應的固定補償電容器及其阻尼電抗器4 (FCA、 FCB、 FCc)的固定補償電容的三個輸入端子上。固定補償電容器及其阻尼電抗器4，由三條固定補償電容器和對應的阻尼電抗 器(U、 U、 Lzc)串聯(lián)的支路構(gòu)成。阻尼電抗器的三個輸出端子分別通過斷路器5 接入A、 B、 C三相配電系統(tǒng)。本發(fā)明通過控制三個單相H橋逆變器輸出電壓的變化，實現(xiàn)容性無功功率0 最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，改變電容器兩端的電壓降來實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)輸入到 系統(tǒng)的感性無功電流的目的。采用三個單相H橋逆變器和三個單相變壓器的方法能實現(xiàn)對配電系統(tǒng)各相容 性無功的解藕控制和分相補償。本發(fā)明將逆變器的輸出濾波電抗器一分為二，分別連接到逆變器的兩個輸出端 子上，便于逆變器輸出發(fā)生短路故障時限制短路電流，保護逆變器。固定補償電容器通過阻尼電抗器共同構(gòu)成調(diào)容裝置的無功元件，阻尼電抗器用 于阻尼電容器的諧波放大。逆變器的耗散功率不超過整個無功補償裝置容量的四分之一，從而降低整體成 本，提高可靠性。本發(fā)明提出的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置的工作原理為，通過基于DSP (數(shù)字信號處 理器)、采用SPWM (正弦波脈寬調(diào)制)控制策略的控制電路實現(xiàn)調(diào)容控制?？刂?電路采樣系統(tǒng)電壓，鎖相處理后作為同步信號和調(diào)制正弦波信號，調(diào)制正弦波信號 與DSP產(chǎn)生的高頻三角波信號進行比較，產(chǎn)生SPWM脈沖輸出到三個單相H橋逆 變器的對應控制端實施控制。通過控制調(diào)制正弦波信號幅值的大小，使得三個單相H橋逆變器輸出電壓在0 f/N (f/N與系統(tǒng)額定電壓對應)之間變化，實現(xiàn)容性無功功率0 最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點在于容性無功連續(xù)可調(diào)，響應速度快、可靠性高，無需額外濾 波裝置條件下，注入系統(tǒng)的諧波滿足國家標準規(guī)定；逆變器耗散功率不超過調(diào)節(jié)裝 置整個容量的四分之一，改善了電力電子器件的工作條件，降低了成本，提高了可 靠性。
圖1為本發(fā)明的一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調(diào)節(jié)裝置主電路拓撲圖。其中，共 用直流電容Q的三個單相H橋逆變器1、逆變器輸出高通濾波器2、三個單相接入 變壓器3、固定補償電容器及其阻尼電抗器4、斷路器5。
具體實施方式
本發(fā)明提出的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置主電路結(jié)構(gòu)如附圖1所示，由共用直流電容 Cd的三個單相H橋逆變器1、逆變器輸出高通濾波器2、三個單相接入變壓器3、 固定補償電容器及其阻尼電抗器4、斷路器5組成。共用直流電容Cd的三個單相H橋逆變器1由十二個IGBT器件及其反并聯(lián)二極 管組成的三個單相H橋(SA1-2、 SB1-2、 Sa-2)、直流電容Cd構(gòu)成。每個單相H橋 由兩個橋臂構(gòu)成，三個單相H橋共六個橋臂。每個橋臂由上下兩個IGBT及其反并 聯(lián)二極管串聯(lián)而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。六個橋臂上下端點分別連 接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極母線，下端母線為 負極母線。直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母線之間。每個橋臂的輸出端連接到逆變器輸出高通濾波器2，即每個橋臂的輸出端連接 到對應的六個濾波電感(LA1-2、 U-2、 Lu-2) —端，六個濾波電感的另一端分別連接 到三個單相接入變壓器3 (Ta、 Tb、 Tc)的一次側(cè)，每個單相接入變壓器的一次側(cè)的兩個輸入端上并聯(lián)有對應的濾波電容(CfA、 CfB、 CfC)。三個單相接入變壓器3的二次側(cè)有兩個輸出端子。 一個端子連接到一起形成中 性點，另一個端子分別連接到對應的固定補償電容器及其阻尼電抗器4 (FCa、 FCb、 FCc)的固定補償電容的三個輸入端子上。固定補償電容器及其阻尼電抗器4，由三條固定補償電容器和對應的阻尼電抗 器(U、 U、 U)串聯(lián)的支路構(gòu)成。阻尼電抗器的三個輸出端子分別通過斷路器5 接入A、 B、 C三相配電系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，其特征在于，由共用直流電容Cd的三個單相H橋逆變器(1)、逆變器輸出高通濾波器(2)、三個單相接入變壓器(3)、固定補償電容器及其阻尼電抗器(4)、斷路器(5)組成；每個橋臂由上下兩個IGBT及其反并聯(lián)二極管串聯(lián)而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。六個橋臂上下端點分別連接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極母線，下端母線為負極母線；直流電容Cd按照電容極性連接在正極母線和負極母線之間；每個橋臂的輸出端連接到逆變器輸出高通濾波器(2)；三個單相接入變壓器(3)的二次側(cè)有兩個輸出端子，一個端子連接到一起形成中性點，另一個端子分別連接到對應的固定補償電容器及其阻尼電抗器(4)的固定補償電容的三個輸入端子上。固定補償電容器及其阻尼電抗器(4)，由三條固定補償電容器和對應的阻尼電抗器(LZA、LZB、LZC)串聯(lián)的支路構(gòu)成，阻尼電抗器的三個輸出端子分別通過斷路器(5)接入A、B、C三相配電系統(tǒng)；通過控制三個單相H橋逆變器輸出電壓的變化，實現(xiàn)容性無功功率0～最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的共用直流電容Cd的三個單 相H橋逆變器(1)由十二個IGBT器件及其反并聯(lián)二極管組成的三個單相H橋SA卜 2、 SB1—2、 Scl-2、直流電容Cd構(gòu)成；每個單相H橋由兩個橋臂構(gòu)成，三個單相H橋 共六個橋臂。
3、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的每個橋臂的輸出端連接到逆 變器輸出高通濾波器(2)是指每個橋臂的輸出端連接到對應的六個濾波電感(U-2、 LB1-2、 Lcl-2) —端，六個濾波電感的另一端分別連接到三個單相接入變壓器3 (L、 L、 Tc)的一次側(cè)，每個單相接入變壓器的一次側(cè)的兩個輸入端上并聯(lián)有對應的濾波電容CfA、 CfB、 CfC。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，其特征在于通過調(diào)節(jié)逆變器 的輸出電壓，改變電容器兩端的電壓降來實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)輸入到系統(tǒng)的感性無功電流的 目的。
5、 按照權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，其特征在于采用三個單相H 橋逆變器和三個單相變壓器的方法能實現(xiàn)對配電系統(tǒng)各相容性無功的解藕控制和分 相補償。
6、 按照權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，其特征在于將逆變器的輸出 濾波電抗器一分為二，分別連接到逆變器的兩個輸出端子上，便于逆變器輸出發(fā)生短 路故障時限制短路電流，保護逆變器。
7、 按照權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，其特征在于所述的固定補償 電容器通過阻尼電抗器共同構(gòu)成調(diào)容裝置的無功元件，阻尼電抗器用于阻尼電容器的 諧波放大；逆變器的耗散功率不超過整個無功補償裝置容量的四分之一。
全文摘要
一種配電網(wǎng)調(diào)容裝置，屬于動態(tài)無功功率補償技術(shù)領(lǐng)域。由共用直流電容C<sub>d</sub>的三個單相H橋逆變器(1)、逆變器輸出高通濾波器(2)、三個單相接入變壓器(3)、固定補償電容器及其阻尼電抗器(4)、斷路器(5)組成。通過控制三個單相H橋逆變器輸出電壓在0～U<sub>N</sub>(U<sub>N</sub>與系統(tǒng)額定電壓對應)之間變化，實現(xiàn)容性無功功率0～最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點在于容性無功連續(xù)可調(diào)，響應速度快、可靠性高，無需額外濾波裝置條件下，注入系統(tǒng)的諧波滿足國家標準規(guī)定；逆變器耗散功率不超過調(diào)節(jié)裝置整個容量的四分之一，改善了電力電子器件的工作條件，降低了成本，提高了可靠性。
文檔編號H02J3/18GK101325339SQ200810103888
公開日2008年12月17日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者孫建軍, 尹忠東, 查曉明 申請人:華北電力大學