綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】一種綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，確保了設(shè)備掛網(wǎng)后安全可靠運(yùn)行，由主控制系統(tǒng)和功率單元構(gòu)成，其特殊之處是：功率單元內(nèi)采用H橋功率單元，所述主控制系統(tǒng)包括控制單元、監(jiān)控單元，功率單元內(nèi)還設(shè)有將采集H橋功率單元的SVG三相輸出電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路Ⅲ、用來檢測(cè)器件峰值電流信號(hào)的電流閾值比較電路，將直流電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路Ⅳ和用來檢測(cè)直流電壓峰值信號(hào)的電壓閾值比較電路，用來檢測(cè)IGBT狀態(tài)的器件狀態(tài)檢測(cè)電路，監(jiān)控單元內(nèi)設(shè)有報(bào)警信號(hào)模塊以及開關(guān)量輸入模塊，所述控制單元設(shè)有將母線電壓A/D電路Ⅰ、將母線電流A/D電路Ⅱ，A/D電路Ⅰ、A/D電路Ⅱ和經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的SVG電流信號(hào)與CPU相連，由CPU輸出電壓報(bào)警信號(hào)和電流報(bào)警信號(hào)。
【專利說明】綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于H橋的綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，廣泛應(yīng)用于各類電力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)無功補(bǔ)償只有普通的器件保護(hù)，目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的無功補(bǔ)償引起的電氣事故大部分是因FC電容對(duì)諧波放大，電容質(zhì)量問題引起巨大隱患。
[0003]靜止無功發(fā)生器(SVG)是當(dāng)今無功補(bǔ)償領(lǐng)域最新技術(shù)的代表，
[0004]SVG是當(dāng)前世界上最先進(jìn)也是最復(fù)雜的補(bǔ)償技術(shù)產(chǎn)品，它不再采用大容量的電容器、電抗器，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)淖儞Q，在響應(yīng)速度、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、降低系統(tǒng)損耗、增加傳輸能力、提高瞬變電壓極限、降低諧波和減少占地面積等多方面具有更加優(yōu)越的性能。SVG并聯(lián)于電網(wǎng)中，是可控電流源，不會(huì)產(chǎn)生過電流、不會(huì)產(chǎn)生諧波電壓放大，尤其適合變電站等對(duì)安全性要求高的用戶使用。但現(xiàn)有SVG裝置可靠性差，難以滿足無功補(bǔ)償要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于H橋的綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，該裝置采用了綜合保護(hù)措施，確保了設(shè)備掛網(wǎng)后安全可靠運(yùn)行。
[0006]本實(shí)用新型涉及的綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，由主控制系統(tǒng)和功率單元構(gòu)成，其特殊之處是:功率單元內(nèi)采用H橋功率單元，6個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元串聯(lián)在一起組成換流鏈，所述主控制系統(tǒng)包括控制單元、監(jiān)控單元和連接在控制單元和監(jiān)控單元之間的雙口 RAM，控制單元控制輸出端分別通過控制信號(hào)處理電路與H橋功率單元連接、通過開出電路與投切開關(guān)相連，所述功率單元內(nèi)還設(shè)有將采集H橋功率單元的SVG三相輸出電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路II1、用來檢測(cè)器件峰值電流信號(hào)的電流閾值比較電路，將測(cè)量的直流電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路IV和用來檢測(cè)直流電壓峰值信號(hào)的電壓閾值比較電路，用來檢測(cè)IGBT狀態(tài)的器件狀態(tài)檢測(cè)電路以及接在電流閾值比較電路和A/D電路II1、電壓閾值比較電路和A/D電路IV、器件狀態(tài)檢測(cè)電路輸出端的通訊發(fā)送模塊，所述監(jiān)控單元內(nèi)設(shè)有與功率單元內(nèi)的通訊發(fā)送模塊進(jìn)行通訊的通訊接收模塊，用來接收功率單元報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)模塊以及用來接收風(fēng)機(jī)過熱信號(hào)的開關(guān)量輸入模塊，所述控制單元設(shè)有將采集的母線電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路1、將采集的母線電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路II，A/D電路1、A/D電路II和經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的SVG電流信號(hào)與CPU相連，由CPU輸出電壓報(bào)警信號(hào)和電流報(bào)警信號(hào)。
[0007]所述H橋功率單元為由四個(gè)功率器件組成的橋式電路，橋式電路的兩端并聯(lián)有電容。
[0008]所述功率器件為IGBT或IGCT。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:[0010]1、功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于規(guī)?；圃臁?br> [0011]2、每個(gè)功率單元開關(guān)頻率低，整相等效開關(guān)頻率高，輸出電壓波形質(zhì)量好。
[0012]3、裝置采用了綜合保護(hù)設(shè)計(jì)方案，包括器件級(jí)保護(hù)、裝置級(jí)保護(hù)和系統(tǒng)級(jí)保護(hù)三級(jí)，以提高裝置可靠性。
[0013]3、保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間短，在發(fā)現(xiàn)器件過流、過壓或驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常時(shí)，能夠迅速實(shí)施保護(hù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置有過流、直流電壓過高等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護(hù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)母線失壓、母線電壓過高、冷卻系統(tǒng)故障等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護(hù)。
[0014]4、除了采用分級(jí)的保護(hù)方式外，主控制系統(tǒng)包含有控制單元和監(jiān)控單元，共同控制SVG裝置輸出，只有它們都正常，SVG裝置才能正常工作。當(dāng)它們有一個(gè)不能正常工作時(shí)，另一個(gè)會(huì)停止SVG裝置工作。因此，控制單元為監(jiān)測(cè)單元的后備保護(hù)，監(jiān)測(cè)單元為控制單元的后備保護(hù)。這樣，分級(jí)分層的綜合保護(hù)方式大大提高了裝置的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1是本實(shí)用新型的電路接線圖；
[0016]圖2是SVG裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是H橋功率單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0019]圖5是本實(shí)用新型的分層保護(hù)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1~圖3所示，該綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器由主控制系統(tǒng)和功率單元構(gòu)成，功率單元內(nèi)采用H橋功率單元，6個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元串聯(lián)在一起組成換流鏈，H橋功率單元為由四個(gè)功率器件組成的橋式電路，橋式電路的兩端并聯(lián)有電容C，所述的功率器件為IGBT或IGCT等全控型器件，本實(shí)施例中采用IGBT。每個(gè)換流鏈為一相，通過充電裝置、連接電抗器、投切開關(guān)接主變壓器，主控制系統(tǒng)通過PT、CI^PSVG CT采集母線電壓、母線電流和SVG電流，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，使高壓靜止無功發(fā)生器吸收或發(fā)出系統(tǒng)需要的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。如圖4所示，所述主控制系統(tǒng)包括控制單元、監(jiān)控單元和連接在控制單元和監(jiān)控單元之間的雙口 RAM，通過雙口 RAM實(shí)現(xiàn)控制單元和監(jiān)控單元之間的交換數(shù)據(jù)及監(jiān)視信號(hào)，控制單元控制輸出端分別通過控制信號(hào)處理電路與H橋功率單元連接、通過開出電路與投切開關(guān)相連。所述功率單元內(nèi)還設(shè)有將采集的SVG三相輸出電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路II1、用來檢測(cè)器件峰值電流的電流閾值比較電路，將測(cè)量的直流電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路IV和用來檢測(cè)直流電壓峰值信號(hào)的電壓閾值比較電路，用來檢測(cè)IGBT狀態(tài)的器件狀態(tài)檢測(cè)電路以及接在電流閾值比較電路和A/D電路II1、電壓閾值比較電路和A/D電路IV、器件狀態(tài)檢測(cè)電路輸出端的通訊發(fā)送模塊，所述監(jiān)控單元內(nèi)設(shè)有與功率單元內(nèi)的通訊發(fā)送模塊進(jìn)行通訊的通訊接收模塊，用來接收功率單元報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)模塊以及用來接收風(fēng)機(jī)過熱信號(hào)的開關(guān)量輸入模塊，所述控制單元設(shè)有將采集的母線電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路1、將采集的母線電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路II，A/D電路1、A/D電路II和經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的SVG電流信號(hào)與CPU相連，由CPU進(jìn)行計(jì)算、比較并輸出電壓報(bào)警信號(hào)和電流報(bào)警信號(hào)。
[0021]監(jiān)控單元的開關(guān)量輸入信號(hào)和報(bào)警信號(hào)傳送至控制單元，器件狀態(tài)檢測(cè)電路、電流閥值比較電路和直流電壓閥值比較電路構(gòu)成器件級(jí)保護(hù)，由檢測(cè)裝置電流的A/D電路II1、檢測(cè)直流電壓的A/D電路IV構(gòu)成裝置級(jí)保護(hù)，由檢測(cè)系統(tǒng)電壓的A/D電路I和風(fēng)機(jī)過熱構(gòu)成系統(tǒng)級(jí)保護(hù)，如圖5所示。
[0022]通過器件狀態(tài)檢測(cè)電路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，功率單元給控制單元發(fā)報(bào)警信號(hào)，控制單元通過控制信號(hào)處理電路停止H橋功率單元工作，并通過開出電路發(fā)出投切開關(guān)跳閘信號(hào)。
[0023]通過電流閥值比較電路，檢測(cè)電流峰值信號(hào)，在發(fā)現(xiàn)器件過流時(shí)，功率單元給控制單元發(fā)報(bào)警信號(hào)，控制單元發(fā)出信號(hào)停止H橋功率單元工作，并發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0024]通過直流電壓閥值比較電路，檢測(cè)直流電壓峰值信號(hào)，在發(fā)現(xiàn)器件過壓時(shí)，功率單元給主控制系統(tǒng)發(fā)報(bào)警信號(hào)，控制單元停止功率單元工作，并發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0025]由控制單元檢測(cè)SVG三相輸出電流瞬時(shí)值，超過電流瞬時(shí)值閥值時(shí)，主控制系統(tǒng)停止所有H橋功率單元工作，閉鎖并發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0026]由控制單元檢測(cè)功率單元電壓瞬時(shí)值，超過電壓瞬時(shí)值閥值時(shí)，通，主控制系統(tǒng)停止所有H橋功率單元工作，閉鎖并發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0027]由控制單元計(jì)算母線電壓有效值，當(dāng)母線過壓、母線欠壓時(shí)主控制器停止所有功率單元工作，閉鎖并發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0028]風(fēng)機(jī)過熱時(shí)，由開關(guān)量輸入模塊給控制單元信號(hào)，控制H橋功率單元停止工作，并發(fā)出跳閘信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，由主控制系統(tǒng)和功率單元構(gòu)成，其特征是:功率單元內(nèi)采用H橋功率單元,6個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元串聯(lián)在一起組成換流鏈,所述主控制系統(tǒng)包括控制單元、監(jiān)控單元和連接在控制單元和監(jiān)控單元之間的雙口 RAM，控制單元控制輸出端分別通過控制信號(hào)處理電路與H橋功率單元連接、通過開出電路與投切開關(guān)相連，所述功率單元內(nèi)還設(shè)有將采集H橋功率單元的SVG三相輸出電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路II1、用來檢測(cè)器件峰值電流信號(hào)的電流閾值比較電路，將測(cè)量的直流電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換的A/D電路IV和用來檢測(cè)直流電壓峰值信號(hào)的電壓閾值比較電路，用來檢測(cè)IGBT狀態(tài)的器件狀態(tài)檢測(cè)電路以及接在電流閾值比較電路和A/D電路II1、電壓閾值比較電路和A/D電路IV、器件狀態(tài)檢測(cè)電路輸出端的通訊發(fā)送模塊，所述監(jiān)控單元內(nèi)設(shè)有與功率單元內(nèi)的通訊發(fā)送模塊進(jìn)行通訊的通訊接收模塊，用來接收功率單元報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)模塊以及用來接收風(fēng)機(jī)過熱信號(hào)的開關(guān)量輸入模塊，所述控制單元設(shè)有將采集的母線電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路1、將采集的母線電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的A/D電路II，A/D電路1、A/D電路II和經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的SVG電流信號(hào)與CPU相連，由CPU輸出電壓報(bào)警信號(hào)和電流報(bào)警信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，其特征是:所述H橋功率單元為由四個(gè)功率器件組成的橋式電路，橋式電路的兩端并聯(lián)有電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綜合保護(hù)高壓靜止無功發(fā)生器，其特征是:所述功率器件為IGBT 或 IGCT。
【文檔編號(hào)】H02H7/22GK203722245SQ201420082870
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】王凡, 劉偉明, 蔡念軍 申請(qǐng)人:錦州拓新電力電子有限公司