本實(shí)用新型涉及一種無功功率補(bǔ)償裝置，尤其涉及一種基于Z源網(wǎng)絡(luò)的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器。

背景技術(shù)：
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隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator）作為智能電網(wǎng)的重要組成部分而受到廣泛的關(guān)注。無功功率對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響引起了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，在電能的轉(zhuǎn)換和傳輸過程中，必須對(duì)系統(tǒng)中的無功和諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的補(bǔ)償以便提高電能傳輸效率和電能質(zhì)量。靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator, SVG）因?yàn)檠a(bǔ)償原理與之前的無功補(bǔ)償裝置不同而具有響應(yīng)速度快、濾波性能好、控制精度高、有效抑制電壓波動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，并且能對(duì)感性和容性無功共同補(bǔ)償而成為一種新一代的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，廣泛地應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。

但是，現(xiàn)有的SVG仍然存在一些問題，傳統(tǒng)逆變主電路輸出交流側(cè)電壓只能低于直流側(cè)電壓而響靜止無功發(fā)生器輸出無功功率的范圍，進(jìn)而影響裝置的無功補(bǔ)償特性。直流側(cè)電壓必須足夠高才能得到好的補(bǔ)償效果，但是電壓越高對(duì)器件的耐壓要求就越高，增加了SVG的成本。同時(shí)開關(guān)管的瞬時(shí)直通會(huì)使逆變器出現(xiàn)短路故障，燒壞開關(guān)器件，所以必須給同一橋臂開關(guān)管的換流設(shè)置死區(qū)時(shí)間，這樣又會(huì)畸變交流側(cè)電壓波形。一旦系統(tǒng)的單相運(yùn)行或是三相不平衡就會(huì)引起零序電流的存在，它對(duì)電網(wǎng)和三相四線制系統(tǒng)的電氣設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生較大危害例如中性線過載或者中性點(diǎn)偏移等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種成本低、補(bǔ)償效果完整、補(bǔ)償范圍廣泛、工作可靠性高且無死區(qū)效應(yīng)的靜止無功發(fā)生器。

為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于Z源網(wǎng)絡(luò)的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器，包括Z源網(wǎng)絡(luò)，三相四橋臂逆變主電路，濾波電路，檢測(cè)和控制模塊，其中，所述的檢測(cè)模塊包括電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊，補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊和電壓檢測(cè)調(diào)理模塊，所述Z源網(wǎng)絡(luò)連接直流分壓電容C₁和三相四橋臂逆變主電路，所述的三相四橋臂逆變主電路連接Z源網(wǎng)絡(luò)，濾波電路和控制模塊，所述的濾波電路連接所需補(bǔ)償?shù)娜嚯娋W(wǎng)和補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊，所述的三相電網(wǎng)連接電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊，所述的直流分壓電容C₁連接Z源網(wǎng)絡(luò)和電壓調(diào)理模塊，所述直流分壓電容C₁連接Z源網(wǎng)絡(luò)和電壓檢測(cè)調(diào)理模塊，所述的電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊，補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊，電壓檢測(cè)調(diào)理模塊輸出端連接到控制模塊的輸入端，所述控制模塊的輸出端連接到三相四橋臂逆變主電路的開關(guān)器件，其中電網(wǎng)中線直接與三相四橋臂的V₇，V₈橋臂連接，構(gòu)成中線電流單獨(dú)補(bǔ)償通道。

作為優(yōu)選，所述的Z源網(wǎng)絡(luò)由電感電容呈X型連接組成。

作為優(yōu)選，所述的三相四橋臂逆變主電路每一相由2個(gè)IGBT連接組成，V₁的發(fā)射極與V₂的集電極相連接，V₁的集電極與Z源網(wǎng)絡(luò)的L₁和C₃的連接點(diǎn)相連，V₂的發(fā)射極與Z源網(wǎng)絡(luò)的L₂和C₂的連接點(diǎn)相連，分壓電容C₁分別與Z源網(wǎng)絡(luò)的C₂與C₃相連，V₁，V₂，V₃，V₄，V₅，V₆，V₇，V₈，構(gòu)成三相四橋臂逆變主電路的A，B，C，N相，V₃，V₄，V₅，V₆，V₇，V₈，的連接方式與V₁，V₂，相同，整個(gè)三相四橋臂逆變主電路共由8個(gè)IGBT連接構(gòu)成。

作為優(yōu)選，所述的逆變主電路的開關(guān)器件選用型號(hào)為CM200DY-34A的IGBT。

作為優(yōu)選，所述的檢測(cè)控制模塊包括電壓電流檢測(cè)模塊、DSP控制器和驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電壓電流檢測(cè)模塊均采用宇波模塊CHV-25P霍爾電壓傳感器和CHB-25NP霍爾電流傳感器；所述DSP控制器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F28335作為主控芯片；所述驅(qū)動(dòng)電路采用美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動(dòng)芯片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

利用Z源網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特的X型結(jié)構(gòu)，使之巧妙的與創(chuàng)新的三相四橋臂逆變主電路相結(jié)合，以小電感電容組合取代SVG直流側(cè)較大的單電源或單電容的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅克服了SVG裝置易受直流側(cè)電壓不足的影響，使主電路適應(yīng)能力更強(qiáng)，而且還有效的去除了死區(qū)電路，使上下橋臂開關(guān)管的直通成常態(tài)，能夠消除死區(qū)時(shí)間帶來的輸出噪聲與波形畸變?；赯源網(wǎng)絡(luò)的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器成本更低，無功功率補(bǔ)償范圍更寬、補(bǔ)償效果更好，電網(wǎng)中線電流補(bǔ)償效果最優(yōu)，大大提高了SVG裝置的工作可靠性與實(shí)用性。

附圖說明：

附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)控制電路圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于以下所述。

本實(shí)用新型的基于Z源網(wǎng)絡(luò)的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器，包括Z源網(wǎng)絡(luò)三相四橋臂逆變主電路，濾波電路，檢測(cè)和控制模塊，它與三相電網(wǎng)并聯(lián)連接。其中所述Z源網(wǎng)絡(luò)輸入端與直流分壓電容相連接，所述Z源網(wǎng)絡(luò)輸出端與與三相四橋臂逆變主電路相連接，所述三線四橋臂逆變主電路與濾波電路相連接，所述濾波電路接到三相電網(wǎng)中，所述檢測(cè)模塊分別檢測(cè)三相電網(wǎng)電流，三相四橋臂逆變主電路輸出端電流和直流分壓電容端電壓，電網(wǎng)中性線與逆變主電路其中一對(duì)橋臂中點(diǎn)相連接，所述控制模塊將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PWM脈沖，通過驅(qū)動(dòng)電路控制三相四橋臂逆變主電路開關(guān)器件的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。

遵從本實(shí)用新型的方案，本實(shí)施例的基于Z源網(wǎng)絡(luò)的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器具體包括：三相電網(wǎng)（1）、電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊（2）、直流側(cè)電容電壓檢測(cè)調(diào)理模塊（4）、直流分壓電容（7）、Z源網(wǎng)絡(luò)（8）、三相四橋臂逆變主電路（5）、濾波電路（6）、補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊（3）、IR2110驅(qū)動(dòng)電路（9）和DSP控制器（10）。其中：

所述Z源網(wǎng)絡(luò)（8）輸入端與直流分壓電容C₁（7）相連接，Z源網(wǎng)絡(luò)（8）輸出端與三相四橋臂逆變主電路（5）相連，三相四橋臂逆變主電路（5）通過濾波電路（6）并聯(lián)連接到三相電網(wǎng)（1）中，為其補(bǔ)償無功電流；利用電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊（2）和補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊（3）檢測(cè)調(diào)理三相電網(wǎng)（1）和三相四橋臂逆變主電路（5）處的電流信號(hào)，將檢測(cè)調(diào)理后的電流信號(hào)送給DSP控制器（10）；利用電壓檢測(cè)調(diào)理模塊（4）檢測(cè)調(diào)理直流分壓電容C₁（7）的電壓，再將檢測(cè)調(diào)理后的電壓信號(hào)送給DSP控制器（10）；送入DSP控制器（10）的信號(hào)在DSP內(nèi)部進(jìn)行處理，輸出需要補(bǔ)償?shù)闹噶钚盘?hào)，再接到IR2210驅(qū)動(dòng)電路（9），轉(zhuǎn)換成三相四橋臂型逆變主電路（5）開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其通斷，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型基于Z源網(wǎng)絡(luò)（8）的三相四橋臂靜止無功發(fā)生器的電流電壓雙閉環(huán)反饋控制。

本實(shí)施例中各部件選擇如下：

所述電網(wǎng)電流檢測(cè)調(diào)理模塊（2）和補(bǔ)償電流檢測(cè)調(diào)理模塊（3）均采用宇波模塊CHB-25NP型號(hào)的霍爾電流傳感器。所述電壓檢測(cè)調(diào)理模塊（4）采用宇波模塊CHV-25P型號(hào)的霍爾電壓傳感器。所述Z源網(wǎng)絡(luò)（8）由參數(shù)相同的電感L1、電感L2和參數(shù)相同的電容C₂、C₃組成。所述逆變主電路（5）的開關(guān)器件選用型號(hào)為CM200DY-34A的IGBT。所述濾波電路（6）由參數(shù)相同的電感L₁₁,L₁₂,L₁₃,參數(shù)相同的L₂₁,L₂₂,L₂₃,和參數(shù)相同的C₁₁,C₁₂,C₁₃組成。所述IR2110驅(qū)動(dòng)電路（9）采用美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動(dòng)芯片。所述DSP控制器（10）采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F28335作為主控芯片。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。