專利名稱:一種高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,更具體的說,尤其涉及一種變壓器二次側(cè)采用3n個功率模塊單元相并聯(lián)的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代變流技術(shù)的發(fā)展 ,新技術(shù)在工業(yè)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用,變流技術(shù)有卓越節(jié)能效果,且具有方便的操作方式以及便于安裝維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。但由于電網(wǎng)條件差異較大,如在電網(wǎng)電壓為35KV以上大容量的場合,現(xiàn)在一般的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,直接做高壓無功補(bǔ)償有一定難度,其動態(tài)無功補(bǔ)償裝置前均設(shè)置變壓器,如果要求補(bǔ)償?shù)娜萘勘容^大,或者要求補(bǔ)償?shù)碾娏鞅容^大時(shí),目前的無功補(bǔ)償裝置就受到體積、成本、功率半導(dǎo)體器件、效率的限制,特別是設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)、成本、效率等出現(xiàn)明顯的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn),提供了一種變壓器二次側(cè)采用3n個功率模塊單元相并聯(lián)的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特別之處在于包括I個變壓器、I個三相電容器組以及3n個功率模塊單元,所述變壓器的一次側(cè)為與高壓電網(wǎng)相連接的三相繞組,二次側(cè)為3n個單相繞組和I個與三相電容器組相連接的三相繞組,二次側(cè)的3n個單相繞組均分為與一次側(cè)相配合的三組;每個功率模塊單元上均設(shè)置有兩個輸入端,功率模塊單元中設(shè)置有控制兩輸入端之間導(dǎo)通狀態(tài)的控制電路;3n個功率模塊單元的輸出端分別與3n個單相繞組相連接。通過變壓器的變壓作用,以便在二次側(cè)實(shí)現(xiàn)對一次側(cè)高壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償;變壓器二次側(cè)的3n個繞組均分為三組,每一組與一次側(cè)相應(yīng)的繞組相配合。根據(jù)檢測到變壓器一次側(cè)電網(wǎng)的狀態(tài),對二次側(cè)3n個功率模塊單元進(jìn)行有序的控制,相應(yīng)的二次側(cè)繞組就會斷開或短接,以便實(shí)現(xiàn)對高壓電網(wǎng)的動態(tài)無功補(bǔ)償作用。三相電容配合功率模塊單元實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償功能,并能夠?qū)崿F(xiàn)對容性無功和感性無功的補(bǔ)償。由于采用功率模塊并聯(lián)接到變壓器二次繞組上的形式,而不是現(xiàn)有的串聯(lián)方式,有效地實(shí)現(xiàn)了對高壓電網(wǎng)無功功率的補(bǔ)
\-ZX o本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,所述控制電路為整流H橋電路,整流H橋的兩個橋臂的正、負(fù)極相連接后再短接在一起,橋臂上兩元器件之間的連接處形成輸入端;整流H橋電路的每個橋臂上應(yīng)包括至少一個可控制其通斷狀態(tài)的可控器件,或者,一個橋臂上的兩元器件全為可控器件,另一個橋臂上的兩元器件均為非可控器件。兩橋臂的正極與負(fù)極短接在一起,在可控器件導(dǎo)通的狀態(tài)下,兩輸入端可短接在一起;兩個橋臂上的四個元器件任意連個采用可控器件均可實(shí)現(xiàn)這種功能。本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,所述非可控器件為功率半導(dǎo)體二極管,可控器件為可控單向晶閘管??煽仄骷捎每煽貑蜗蚓чl管,為半控型器件,而不是現(xiàn)有電路中常用的全控型器件,有效了節(jié)約了成本。本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,所述控制電路由兩反向并聯(lián)的單向可控硅組成,兩反向并聯(lián)的單向可控硅的兩端形成功率模塊單元的兩輸入端;或者,由一個雙向可控硅組成,雙向可控硅的兩端形成功率模塊單元的兩輸入端。為了控制功率模塊單元兩輸入端的導(dǎo)通狀態(tài),采用一個雙向可控硅或兩個單向可控硅反向并聯(lián)的形式均可。本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,所述三相電容器組由三個等值電容構(gòu)成,三個等值電容采用星形或三角形接法相連接。本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,變壓器二次側(cè)同一組中的n個單相繞組與一次側(cè)相應(yīng)繞組依次相差180/(3Xn)度的相位角度。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明通過將變壓器的一次側(cè)設(shè)置為與高壓電網(wǎng)相連接的三相繞組,二次側(cè)設(shè)置3n個與功率模塊單元相連接的3n個單相繞組以及一個與三相 電容相連接的三相繞組,且每個功率模塊單元中均設(shè)置有控制單相繞組通斷狀態(tài)的控制電路,通過對功率模塊單元的控制,有效地實(shí)現(xiàn)了高壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。(2)3n個功率模塊單元采用相并聯(lián)的形式接于二次側(cè)繞組上,而不是采用現(xiàn)有的串聯(lián)形式,有效地增加了整個無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償性能。(3)變壓器二次側(cè)的三相電容可有效地實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)容性無功和感性無功的補(bǔ)償。(4)功率模塊單元中的控制電路通過采用整流H橋來,有效地實(shí)現(xiàn)了對兩輸入端導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)的控制,且可控器件采用單向晶閘管,節(jié)約了整個無功補(bǔ)償裝置的成本,簡化了工藝機(jī)構(gòu),提高了制作效率。
圖I為本發(fā)明的無功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)電路框 圖2為本發(fā)明中由4個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路;
圖3為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于橋臂的正
端;
圖4為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于橋臂的負(fù)
端;
圖5為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于同一橋臂
上;
圖6為本發(fā)明中由2個單向可控硅構(gòu)成的功率模塊單元中的控制電路;
圖7為本發(fā)明中由I個雙向可控硅構(gòu)成的功率模塊單元中的控制電路;
圖8為本發(fā)明中變壓器的電路 圖9為本發(fā)明中三相電容器組采用星形連接的電路 圖10為本發(fā)明中三相電容器組采用三角形連接的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示,給出了本發(fā)明的無功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)電路框圖,其包括一個隔離變壓器、一個三相電容器組、3n個功率模塊單元,n為正整數(shù);圖8為變壓器的電路圖,所示的變壓器的一次側(cè)為三相繞組,用于與電網(wǎng)相連接;二次側(cè)為3n個單相繞組和一個三相繞組,3n個單相繞組分別與3n個功率模塊單元相連接,二次側(cè)的三相繞組用于與三相電容器
相連接。功率模塊單元的輸入VII、V12、V21、V22、......VNl連接到隔離變壓器的二次單
相繞組V11、V12、V21、V22、......VNl上,電容組的輸入VC1、VC2、VC3連接到隔離變壓器的
二次三相繞組的VC1、VC2、VC3上,然后通過變壓器的一次繞組A、B、C形成總的輸出。功率模塊單元上設(shè)置有兩個輸入端,內(nèi)部設(shè)置有可控制兩輸入端導(dǎo)通狀態(tài)的控制電路;通過對變壓器一次側(cè)電網(wǎng)的監(jiān)測,來產(chǎn)生控制信號,輸入到功率模塊單元的控制端,以便控制二次側(cè)單向繞組的通斷狀態(tài),來實(shí)現(xiàn)對高壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。三相電容器組的增加可以有效的實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)容性無功和感性無功的補(bǔ)償。由于3n個功率模塊單元采用相并聯(lián)的形式接于二次側(cè)繞組上,而不是采用現(xiàn)有的串聯(lián)形式,有效地增加了整個無功補(bǔ)償裝 置的補(bǔ)償性能。圖2為本發(fā)明中由4個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路;由于采用了 4個可控器件,就形成了全波單向可控整流H橋電路。其中功率半導(dǎo)體器件Kl、K2、K3、K4連接形成一個單相全波可控整流H橋電路,這個單相全波可控H橋電路的正極與其負(fù)極直接相連,功率半導(dǎo)體器件Kl與K2的連接之間為輸入VII,功率半導(dǎo)體器件K3與K4的連接之間為輸入V12,這樣就形成了功率模塊單元的I個單相輸入Vll與V12。工作的過程中,在控制信號的作用下,如果控制Kl、K4導(dǎo)通,K2、K3導(dǎo)通截止,當(dāng)V12電位高于Vll電位時(shí),V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組就導(dǎo)通;同樣地,如果K2、K3導(dǎo)通,K1、K4截止,當(dāng)Vll電位高于V12電位時(shí),V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組也導(dǎo)通。圖3為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于橋臂的正端;功率半導(dǎo)體器件Dl、D2、KU K2連接成一個單相全波可控整流H橋電路,這個單相全波可控H橋電路的正極與其負(fù)極直接相連,功率半導(dǎo)體器件Dl與Kl的連接之間為輸入VII,其中二極管Dl與半導(dǎo)體開關(guān)器件Kl串聯(lián)的方向相同,二極管的陽極為可控整流H橋電路的負(fù)極;功率半導(dǎo)體器件二極管D2與K2的連接之間為輸入V12,其中二極管D2與半導(dǎo)體開關(guān)器件K2串聯(lián)的方向相同,二極管的陽極為可控整流H橋電路的負(fù)極,這樣就形成了功率模塊單元的I個單相輸入Vll與V12。工作的過程中,在控制信號的作用下,如果Kl導(dǎo)通,且Vll的電位高于V12的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組就導(dǎo)通;同樣地,如果K2導(dǎo)通,且V12的電位高于Vll的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組也導(dǎo)通。圖4為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于橋臂的負(fù)端;與圖3中所示的電路相比,可控器件與功率二極管只是所處的位置不同,原理和工作過程與圖3中所示的電路相同。圖5為本發(fā)明中由2個可控器件構(gòu)成的整流H橋電路,且2個可控器件位于同一橋臂上;功率半導(dǎo)體器件Dl、D2、KU K2連接成一個單相全波可控整流H橋電路,這個單相全波可控H橋電路的正極與其負(fù)極直接相連,功率半導(dǎo)體器件Dl與D2的連接之間為輸入VII,其中二極管Dl與二極管D2串聯(lián)的方向相同,二極管的陰極為可控整流H橋電路的正極;功率半導(dǎo)體器件Kl與K2的連接之間為輸入V12,這樣就形成了功率模塊單元的I個單相輸入Vll與V12。工作的過程中,在控制信號的作用下,如果Kl導(dǎo)通,且Vll的電位高于V12的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組就導(dǎo)通;同樣地,如果K2導(dǎo)通,且V12的電位高于Vll的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組也導(dǎo)通。圖6為本發(fā)明中由2個單向可控硅構(gòu)成的功率模塊單元中的控制電路;其中單向可控硅Kl與單向可控硅K2反向并聯(lián),并聯(lián)的兩端為功率模塊單元的單向輸入Vll與V12。如果Kl導(dǎo)通,且Vll的電位高于V12的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組就導(dǎo)通;同樣地,如果K2導(dǎo)通,且V12的電位高于Vll的電位,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組也導(dǎo)通。圖7為本發(fā)明中由I個雙向可控硅構(gòu)成的功率模塊單元中的控制電路;其中雙向可控硅K的兩端為功率模塊單元的單向輸入Vll與V12。只要有控制信號存在,V12與Vll就相當(dāng)于短接在一起,所在的單相繞組就導(dǎo)通。
圖8是本發(fā)明裝置中所包括變壓器電路。其中變壓器的一次繞組由0A、OB、OC三個繞組組成,OA、OB、OC三個繞組之間形成星形接法作為變壓器的輸出,二次繞組為3Xn個
相互間電氣絕緣的繞組,其中Vlll與Vl 12繞組、V211與V212繞組、......、Vnll與Vnl2繞
組共n個繞組對應(yīng)在輸出的OA繞組柱芯上,V121與V122繞組、V221與V222繞組、……、Vn21與Vn22繞組共n個繞組對應(yīng)在輸出的OB繞組柱芯上,V131與V132繞組、V231與V232繞組、……、Vn31與Vn32繞組共n個繞組對應(yīng)在輸出的OC繞組柱芯上,其中Vlll與V112繞組、V211與V212繞組、……、Vnll與Vnl2繞組相對于輸出的OA繞組在相位上依次相
差180/(3 Xn)度的角度,V121與V122繞組、V221與V222繞組、......、Vn21與Vn22繞組
相對于輸出的OB繞組在相位上依次相差180/(3 Xn)度的角度,V131與V132繞組、V231與V232繞組、……、Vn31與Vn32繞組相對于輸出的OC繞組在相位上依次相差180/(3 Xn)度的角度。電容組用的三相繞組的00與VCl繞組在OA繞組的柱芯上,00與VC2繞組在OB繞組的柱芯上,00與VC3繞組在OC繞組的柱芯上,然后這三個單相繞組通過星形連接方式形成星點(diǎn)00。圖9是本發(fā)明裝置中電容器組采用星形連接的電路圖。其中電容組C1、C2、C3的一端直接相連,形成星點(diǎn)n,然后電容組Cl、C2、C3的另一端作為輸入VC1、VC2、VC3。圖10是本發(fā)明裝置中電容器組三角形連接電路圖。其中電容組C1、C2、C3的首尾直接依次相連,然后電容組Cl與C2的連接點(diǎn)作為輸入VCl、電容組Cl與C3的連接點(diǎn)作為輸入VC2、電容組C2與C3的連接點(diǎn)作為輸入VC3。
權(quán)利要求
1.一種高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于包括I個變壓器、I個三相電容器組以及3n個功率模塊單元,所述變壓器的一次側(cè)為與高壓電網(wǎng)相連接的三相繞組,二次側(cè)為3n個單相繞組和I個與三相電容器組相連接的三相繞組,二次側(cè)的3n個單相繞組均分為與一次側(cè)相配合的三組;每個功率模塊單元上均設(shè)置有兩個輸入端,功率模塊單元中設(shè)置有控制兩輸入端之間導(dǎo)通狀態(tài)的控制電路;3n個功率模塊單元的輸出端分別與3n個單相繞組相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于所述控制電路為整流H橋電路,整流H橋的兩個橋臂的正、負(fù)極相連接后再短接在一起,橋臂上兩元器件之間的連接處形成輸入端;整流H橋電路的每個橋臂上應(yīng)包括至少一個可控制其通斷狀態(tài)的可控器件,或者,一個橋臂上的兩元器件全為可控器件,另一個橋臂上的兩元器件均為非可控器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于所述非可控器件為功率半導(dǎo)體二極管,可控器件為可控單向晶閘管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于所述控制電路由兩反向并聯(lián)的單向可控硅組成,兩反向并聯(lián)的單向可控硅的兩端形成功率模塊單元的兩輸入端;或者,由一個雙向可控硅組成,雙向可控硅的兩端形成功率模塊單元的兩輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于所述三相電容器組由三個等值電容構(gòu)成,三個等值電容采用星形或三角形接法相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,其特征在于變壓器二次側(cè)同一組中的n個單相繞組與一次側(cè)相應(yīng)繞組依次相差180/(3Xn)度的相位角度。
全文摘要
本發(fā)明的高壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,特征在于包括1個變壓器、1個三相電容器組以及3n個功率模塊單元,變壓器的二次側(cè)為3n個單相繞組和1個與三相電容器組相連接的三相繞組;每個功率模塊單元上均設(shè)置有兩個輸入端,功率模塊單元中設(shè)置有控制兩輸入端之間導(dǎo)通狀態(tài)的控制電路;3n個功率模塊單元的輸出端分別與3n個單相繞組相連接??刂齐娐房蔀檎鱄橋電路;可控器件為可控單向晶閘管。本發(fā)明通過對并聯(lián)功率模塊單元的控制,有效地實(shí)現(xiàn)了高壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償;三相電容可有效地突變電流進(jìn)行緩沖,將電網(wǎng)的影響降到最低。本發(fā)明的無功補(bǔ)償裝置,節(jié)約了整個無功補(bǔ)償裝置的成本,簡化了工藝機(jī)構(gòu),提高了制作效率。
文檔編號H02J3/18GK102751731SQ20121023705
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者尹彭飛, 李瑞來, 陳敏 申請人:山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司