電路是三電平的PWM變流器，主電路見下圖所示。由圖可見，三相每個橋臂有4個開關(guān)管(IGBT)，和兩個輔助二極管。其中每個橋臂最上和最下的兩個開關(guān)管相當(dāng)于兩電平電路中上、下開關(guān)管，而橋臂中間的兩個開關(guān)管和兩個輔助二極管構(gòu)成中點鉗位電路。圖中，usa、usb、usc表示交流電網(wǎng)的三相電壓，ica、icb、icc為三電平SVG輸出電流，負(fù)載為三相非線性負(fù)載。變流器直流側(cè)電壓為udc，由兩組電容串聯(lián)而成，N點位電容均壓中點，與每個橋臂的輔助二極管相連。當(dāng)兩個電容上的電壓相等時，主開關(guān)管承受udc/2。以A相說明變流器每相橋臂的結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，A相橋臂有四個IGBT T1、T2、T3、T4，四個續(xù)流二極管，兩個鉗位二極管Dl，D2。
[0030]如圖3所示，靜止無功發(fā)生器(SVG)的核心功率電路是三電平的PWM變流器，主電路見下圖所示。由圖可見，三相每個橋臂有4個開關(guān)管(IGBT)，和兩個輔助二極管。其中每個橋臂最上和最下的兩個開關(guān)管相當(dāng)于兩電平電路中上、下開關(guān)管，而橋臂中間的兩個開關(guān)管和兩個輔助二極管構(gòu)成中點鉗位電路。圖中，usa、usb、usc表示交流電網(wǎng)的三相電壓，ica、icb, icc為三電平SVG輸出電流，負(fù)載為三相非線性負(fù)載。變流器直流側(cè)電壓為udc，由兩組電容串聯(lián)而成，N點位電容均壓中點，與每個橋臂的輔助二極管相連。當(dāng)兩個電容上的電壓相等時，主開關(guān)管承受udc/2。以A相說明變流器每相橋臂的結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，A相橋臂有四個IGBT T1、T2、T3、T4，四個續(xù)流二極管，兩個鉗位二極管Dl，D2。
[0031]SVG的硬件設(shè)計主要包括主電路設(shè)計和控制電路設(shè)計，主功率電路上一節(jié)中已經(jīng)給出，控制電路是SVG的重要組成部分。下圖給出了 SVG控制系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖，它主要由以下幾個部分組成:DSP控制電路，電壓電流檢測電路，PWM輸出電路，保護(hù)電路，IGBT溫度檢測等。DSP控制電路，整個控制電路以TI公司的32位浮點微處理器TMS320C28346為主控芯片，TMS320C28346隸屬于Delfino MCU系列產(chǎn)品成員，運行頻率可高達(dá)300MHZ，是針對要求嚴(yán)格控制應(yīng)用的高度集成、高性能解決方案。控制系統(tǒng)輔以Altera公司的EPM570T100CPLD芯片，CPLD主要進(jìn)行一些數(shù)字信號的邏輯處理，而DSP芯片完成采樣信號處理、控制計算、保護(hù)以及PWM信號輸出等主要功能。、AD信號檢測及調(diào)理單
J L.ο
[0032]AD信號檢測共包括三相電網(wǎng)電壓信號檢測，三相負(fù)載電流信號檢測，三相SVG輸出電流檢測，兩路直流側(cè)電容電壓檢測，經(jīng)互感器檢測，運放電路調(diào)理后，由外部AD采樣芯片AD7657采樣轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號至DSP進(jìn)行處理。IGBT溫度檢測由一個單獨的AD芯片AD7995完成，通過兩線式串行總線(I2C)通訊接口輸出至DSP。
[0033]保護(hù)電路的作用是保護(hù)SVG無故障運行，當(dāng)SVG直流電容電壓過高，或上下電容電壓差過大，電網(wǎng)電壓異常，功率器件溫度過高時，保護(hù)電路變產(chǎn)生保護(hù)信號，切斷PWM輸出信號，關(guān)閉SVG。
[0034]PWM驅(qū)動，DSP經(jīng)運算處理后，產(chǎn)生P麗信號，由外部放大電路放大信號，再經(jīng)過隔離驅(qū)動電路形成具有驅(qū)動能力的PWM驅(qū)動信號來驅(qū)動主功率電路的IGBT。
[0035]通訊，DSP控制系統(tǒng)的串行通信接口(SCI)、串行外圍設(shè)備接口(SPI)通訊接口已經(jīng)全部預(yù)留，方便以后與控制中心通訊。
[0036]整個系統(tǒng)軟件主要包括以下幾個子程序模塊:DSP初始化模塊、AD信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理(指令無功電流計算)模塊、SPWM脈沖輸出模塊、數(shù)字PI閉環(huán)器模塊、保護(hù)模塊以及通訊模塊等。
[0037]伴隨交流電力系統(tǒng)容量的擴(kuò)大，電壓等級的提高和輸電距離的增加，我國無功補(bǔ)償技術(shù)和配套設(shè)備也得到了快速的發(fā)展。目前國內(nèi)外市場上應(yīng)用最多是并聯(lián)型無功補(bǔ)償設(shè)備，約占市場份額的90%以上。無功補(bǔ)償裝置主要可分為為傳統(tǒng)無功補(bǔ)償(調(diào)相機(jī)、機(jī)械投切電容器(MSC)等)、靜止無功補(bǔ)償器(SVC)和靜止無功發(fā)生器(SVG)。
[0038]機(jī)械開關(guān)投切電容器組(MSC)和調(diào)相機(jī)等是第一代無功補(bǔ)償產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等特點，但由于運行噪音大，響應(yīng)時間極慢，靈活性太差，目前基本已經(jīng)淘汰。
[0039]靜止無功補(bǔ)償器(SVC)主要分為晶閘管控制電抗器(TCR)型、磁控電抗器(MCR)型和晶閘管投切電容器(TSC)型，具有響應(yīng)較快速，控制較靈活，價格適中等特點，是目前應(yīng)用最廣泛的無功補(bǔ)償裝置。但SVC也存在不少缺點:當(dāng)電壓水平過于低下，急需無功補(bǔ)償時，補(bǔ)償器的輸出反而會減少，致使補(bǔ)償效果產(chǎn)生較大的影響。其次工作時會產(chǎn)生較大的諧波，對電力系統(tǒng)造成污染。另外，由于開關(guān)器件的不可控，其調(diào)節(jié)質(zhì)量相對減弱，動態(tài)性能難以提尚。
[0040]靜止無功發(fā)生器(SVG)在其直流側(cè)只需較小容量的電容器維持其電壓即可，通過不同控制可使其發(fā)出無功功率也可吸收無功功率，在構(gòu)成原理、響應(yīng)速度、補(bǔ)償特性、雙向調(diào)節(jié)以及占地面積上均比SVC優(yōu)越。
[0041]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種靜止無功發(fā)生器，其特征在于，包括一濾波電路，所述濾波電路一端連接電網(wǎng)，且所述濾波電路的另一端連接一三電平IGBT變流器及一采樣模塊，所述采樣模塊連接負(fù)載，且所述采樣模塊傳輸反饋信號至一電流跟蹤控制電路，且所述電流跟蹤控制電路傳輸信號至一隔離驅(qū)動電路，且所述隔離驅(qū)動電路傳輸信號至所述三電平IGBT變流器，還包括一直流電容，且所述直流電容分別傳輸信號至所述采樣模塊及所三電平IGBT變流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無功發(fā)生器，其特征在于，所述三電平IGBT變流器包括三相每個橋臂有四個開關(guān)管，和兩個輔助二極管，其中每個橋臂最上和最下的兩個開關(guān)管相當(dāng)于兩電平電路中上、下開關(guān)管，而橋臂中間的兩個開關(guān)管和兩個輔助二極管構(gòu)成中點鉗位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜止無功發(fā)生器，其特征在于，所述電流跟蹤控制電路為包括一主控芯片，且所述主控芯片的型號為TMS320C28346。
【專利摘要】本實用新型公開一種靜止無功發(fā)生器，一包括一濾波電路，所述濾波電路一端連接電網(wǎng)，且所述濾波電路的另一端連接一三電平IGBT變流器及一采樣模塊，所述采樣模塊連接負(fù)載，且所述采樣模塊傳輸反饋信號至一電流跟蹤控制電路，且所述電流跟蹤控制電路傳輸信號至一隔離驅(qū)動電路，且所述隔離驅(qū)動電路傳輸信號至所述三電平IGBT變流器，還包括一直流電容，且所述直流電容分別傳輸信號至所述采樣模塊及所三電平IGBT變流器。本實用新型公開直流側(cè)電容器用來穩(wěn)定直流電壓，因此容量要求不高，這樣可以省去常規(guī)補(bǔ)償裝置中的大電感和大容量及龐大的切換機(jī)構(gòu)，使SVG裝置的體積減少、損耗降低，且較小的電容量在系統(tǒng)中普遍使用也不易產(chǎn)生諧振。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號】CN204376415
【申請?zhí)枴緾N201520016607
【發(fā)明人】劉幼林, 徐海杰, 鄭李強(qiáng)
【申請人】上海英同電氣有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月9日