專利名稱：中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于動態(tài)無功功率補償技術領域，特別是提供了一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài) 無功調節(jié)裝置。
技術背景無功平衡對提高電網(wǎng)的經濟效益和改善供電質量至關重要，在10 35kV中壓 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，因此感性動態(tài)無功調節(jié)裝置 配合現(xiàn)有的固定電容器作為中壓系統(tǒng)動態(tài)無功補償方式是一種合理選擇。本發(fā)明提供了一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置主電路拓撲，它由三個單相 電抗器構成一組感性無功元件，每個電抗器一端接于系統(tǒng)母線，另一端與三個單相 逆變器的輸出相連而構成，通過調節(jié)逆變器的輸出電壓，改變電抗器兩端的電壓降 來實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)輸入到系統(tǒng)的感性無功電流的目的，不但具有感性無功功率的連續(xù) 可調、響應速度快等優(yōu)點，還克服了晶閘管控制電抗器注入系統(tǒng)諧波大的缺點，無 需增加額外的濾波裝置；另一方面逆變器在無功調節(jié)裝置的整個容量調節(jié)范圍內， 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 和經濟性。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置，用于10 35kV 配電系統(tǒng)的感性動態(tài)無功補償。它基于逆變器輸出電壓連續(xù)可調技術實現(xiàn)感性無功 功率的快速連續(xù)調節(jié)。本發(fā)明提出的一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置，包括共用直流電容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(Sa卜2、 SB1-2、 Scl-2)、直流電容Cd構成。每個單相H 橋由兩個橋臂構成，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、 LB1-2、 Lw) —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、 Te)的一次側，每個單相接入變壓器的一次側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電抗器4 (FLA、 FLB、 FLc)的三個輸入端 子上。固定電抗器4的三個輸出端子分別通過斷路器5接入A、 B、 C三相中壓系統(tǒng)。本發(fā)明提出的中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置的工作原理為，通過基于DSP (數(shù)字信號處理器)、采用SPWM (正弦波脈寬調制)控制策略的控制電路實現(xiàn)調 容控制?？刂齐娐凡蓸酉到y(tǒng)電壓，鎖相處理后作為同步信號和調制正弦波信號，調 制正弦波信號與DSP產生的高頻三角波信號進行比較，產生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 UN (UN與系統(tǒng)額定電壓對應)之間變化， 實現(xiàn)感性無功功率0 最大范圍內調節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點在于感性無功連續(xù)可調，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)無功調節(jié)裝置主電路拓撲圖。其中，共 用直流電容Cd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、固定電抗器4、斷路器5。
具體實施方式
本發(fā)明提出的一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置主電路拓撲如附圖1所示， 由共用直流電容Cd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、 SC1—2)、直流電容Cd構成。每個單相H橋 由兩個橋臂構成，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Q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、 LB1-2、 U-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、 Te)的一次側，每個單相接入變壓器的一次側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電抗器4 (FLa、 FU、 FLc)的三個輸入端 子上。固定電抗器4的三個輸出端子分別通過斷路器5接入A、 B、 C三相中壓系統(tǒng)。
權利要求
1、一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置，其特征在于，該裝置包括共用直流電容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)、固定電抗器(4)、斷路器(5)；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電抗器(4)FLA、FLB、FLC的三個輸入端子上；固定電抗器(4)的三個輸出端子分別通過斷路器(5)接入A、B、C三相中壓系統(tǒng)；通過控制調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～UN(UN與系統(tǒng)額定電壓對應)之間變化，實現(xiàn)感性無功功率0～最大范圍內調節(jié)。
2、 按照權利要求1所述的裝置，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構成；每個單相H橋由兩個橋臂構成，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。
3、 按照權利要求1所述的裝置，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LAH、 U—2、 Lm—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，每個單相接入變壓器的一次側的兩個輸入端上并聯(lián)有對應的濾波電容CfA、 CfB、 Cfc。
全文摘要
一種中壓系統(tǒng)感性動態(tài)無功調節(jié)裝置，屬于動態(tài)無功功率補償技術領域。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)感性無功功率0～最大范圍內調節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點在于感性無功連續(xù)可調，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H02J3/18GK101252283SQ200810103889
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權日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