CN109510222A - 一种配电网补偿控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网补偿控制电路，包括公共直流母线电容、A相逆变模块、B相变换模块、B相逆变模块、C相变换模块、C相逆变模块及控制模块；控制模块用于控制所在电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使配电网在公共直流母线电容的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；无功补偿电流与配电网的无功电流大小相等，谐波补偿电流与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。可见，本申请的电路可同时作为三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变的补偿电路，从而简化了电路结构，降低了成本，且提高了配电网的电能质量。

Description

一种配电网补偿控制电路

技术领域

本发明涉及配电网补偿领域，特别是涉及一种配电网补偿控制电路。

背景技术

随着工业技术水平的发展，大量非线性、不平衡、冲击性负载接入配电网，从而造成了一系列的电能质量问题，如三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变等问题。然而，目前众多基于计算机或微处理器控制的精密电子和电力电子装置等电压敏感性负荷对电能质量的要求较高，所以有必要对配电网的不平衡负荷、无功功率及谐波进行补偿。

现有技术中，低压配电网中的三相负荷不平衡、功率因数低、谐波畸变一系列的电能质量问题，通常通过增设基于全控型功率器件的补偿装置来解决。但是，三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变均需一一设置补偿装置，导致结构复杂且成本较高。而且，三相负荷不平衡对应的补偿装置无法实现对三相负荷不平衡的全补偿，从而影响配电网的电能质量。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网补偿控制电路，可同时作为三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变的补偿电路，从而简化了电路结构，降低了成本，且提高了配电网的电能质量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电网补偿控制电路，包括公共直流母线电容、A相逆变模块、B相变换模块、B相逆变模块、C相变换模块、C相逆变模块及控制模块；其中：

所述A相逆变模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述A相逆变模块的另一端与配电网中A相线连接，所述B相变换模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述B相变换模块的另一端与所述B相逆变模块的一端连接，所述B相逆变模块的另一端与所述配电网中B相线连接，所述C相变换模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述C相变换模块的另一端与所述C相逆变模块的一端连接，所述C相逆变模块的另一端与所述配电网中C相线连接；

所述控制模块用于控制所在补偿控制电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使所述配电网在所述公共直流母线电容的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向所述配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；其中，所述无功补偿电流与所述配电网的无功电流大小相等，所述谐波补偿电流与所述配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。

优选地，所述A相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端、所述第一开关晶体管的第一端及所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端、所述第二开关晶体管的第二端及所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的A相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接。

优选地，所述B相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述第一开关晶体管的第一端和所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述第二开关晶体管的第二端和所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的B相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接，且所述直流电容还与所述B相变换模块连接。

优选地，所述C相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述第一开关晶体管的第一端和所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述第二开关晶体管的第二端和所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的C相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接，且所述直流电容还与所述C相变换模块连接。

优选地，所述B相变换模块包括第二H桥电路、高频变压器、电感及第三H桥电路；所述第二H桥电路包括第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管；所述第三H桥电路包括第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管；其中：

所述第五开关晶体管的第一端分别与所述第七开关晶体管的第一端和所述直流电容的第一端连接，所述第五开关晶体管的第二端分别与所述第六开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧一端连接，所述第七开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧另一端连接，所述第六开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第二端和所述直流电容的第二端连接，所述第九开关晶体管的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端和所述第十一开关晶体管的第一端连接，所述第九开关晶体管的第二端分别与所述第十开关晶体管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述高频变压器的低压侧一端连接，所述第十一开关晶体管的第二端分别与所述第十二开关晶体管的第一端和所述高频变压器的低压侧另一端连接，所述第十开关晶体管的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端和所述第十二开关晶体管的第二端连接。

优选地，所述C相变换模块包括第二H桥电路、高频变压器、电感及第三H桥电路；所述第二H桥电路包括第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管；所述第三H桥电路包括第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管；其中：

所述第五开关晶体管的第一端分别与所述第七开关晶体管的第一端和所述直流电容的第一端连接，所述第五开关晶体管的第二端分别与所述第六开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧一端连接，所述第七开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧另一端连接，所述第六开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第二端和所述直流电容的第二端连接，所述第九开关晶体管的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端和所述第十一开关晶体管的第一端连接，所述第九开关晶体管的第二端分别与所述第十开关晶体管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述高频变压器的低压侧一端连接，所述第十一开关晶体管的第二端分别与所述第十二开关晶体管的第一端和所述高频变压器的低压侧另一端连接，所述第十开关晶体管的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端和所述第十二开关晶体管的第二端连接。

优选地，所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管均具体为带体二极管的第一IGBT；其中：

所述第一IGBT的集电极作为所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管的第一端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管的第二端。

优选地，所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管均具体为带体二极管的第二IGBT；其中：

所述第二IGBT的集电极作为所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管的第一端，所述第二IGBT的发射极作为所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管的第二端。

优选地，所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管均具体为带体二极管的第三IGBT；其中：

所述第三IGBT的集电极作为所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管的第一端，所述第三IGBT的发射极作为所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管的第二端。

本发明提供了一种配电网补偿控制电路，包括公共直流母线电容、A相逆变模块、B相变换模块、B相逆变模块、C相变换模块、C相逆变模块及控制模块；其中：控制模块用于控制所在补偿控制电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使配电网在公共直流母线电容的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；其中，无功补偿电流与配电网的无功电流大小相等，谐波补偿电流与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。

可见，配电网在公共直流母线电容的充放电配合下，可使各相有功功率均等于三相平均功率，从而对配电网的不平衡负荷进行全补偿。而且，本申请的补偿控制电路可向配电网输出无功补偿电流(与配电网的无功电流大小相等)和谐波补偿电流(与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反)结合后的总补偿电流，从而对配电网的无功功率和谐波电流进行补偿。因此，本申请的补偿控制电路可同时作为三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变的补偿电路，从而简化了电路结构，降低了成本，且提高了配电网的电能质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种配电网补偿控制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种逆变模块的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种变换模块的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种配电网补偿控制电路的具体结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种配电网补偿控制电路，可同时作为三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变的补偿电路，从而简化了电路结构，降低了成本，且提高了配电网的电能质量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种配电网补偿控制电路的结构示意图。

该配电网补偿控制电路包括：公共直流母线电容1、A相逆变模块21、B相逆变模块22、C相逆变模块23、B相变换模块31、C相变换模块32及控制模块(图中未示出)；其中：

A相逆变模块21的一端与公共直流母线电容1连接，A相逆变模块21的另一端与配电网中A相线连接，B相变换模块31的一端与公共直流母线电容1连接，B相变换模块31的另一端与B相逆变模块22的一端连接，B相逆变模块22的另一端与配电网中B相线连接，C相变换模块32的一端与公共直流母线电容1连接，C相变换模块32的另一端与C相逆变模块23的一端连接，C相逆变模块23的另一端与配电网中C相线连接；

控制模块用于控制所在补偿控制电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使配电网在公共直流母线电容1的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；其中，无功补偿电流与配电网的无功电流大小相等，谐波补偿电流与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。

具体地，如图1所示，配电网相线主要包括A相线、B相线及C相线，均为传输电能的网络线路。相应的，本申请的配电网补偿控制电路包括公共直流母线电容1、A相逆变模块21、B相逆变模块22、C相逆变模块23、B相变换模块31、C相变换模块32及控制模块。其中，各相逆变模块和各相变换模块均为可双向传输(正向传输和逆向传输)的模块，其由控制模块控制具体电压变化情况。两个变换模块在正向传输时对直流电压做升压变换、在逆向传输时对直流电压做降压变换。各相逆变模块在正向传输时将直流电压逆变为交流电压、在逆向传输时将交流电压整流为直流电压。基于此，配电网补偿控制电路同时实现不平衡负荷补偿、无功功率补偿和谐波电流补偿的工作原理为：

1)三相不平衡负荷补偿工作原理：在不考虑电路损耗的情况下，对不平衡负荷补偿原理进行分析。假设配电网的A相功率为P_A、B相功率为P_B、C相功率为P_C，且P_A＜P_B＜P_avg＜P_C，则三相平均功率为P_avg＝(P_A+P_B+P_C)/3。A相逆变模块21从配电网吸收有功功率，吸收的有功功率为P_avg-P_A，并通过A相逆变模块21向公共直流母线电容1充电，充电功率为P_avg-P_A；B相逆变模块22也从配电网吸收有功功率，吸收的有功功率为P_avg-P_B，并通过B相逆变模块22经B相变换模块31向公共直流母线电容1充电，充电功率为P_avg-P_B；C相逆变模块23向配电网注入有功功率，注入的有功功率为P_C-P_avg，该功率由C相逆变模块23经C相变换模块32由公共直流母线电容1获得；由于(P_avg-P_A)+(P_avg-P_B)＝P_C-P_avg，所以配电网补偿控制电路从配电网吸收的有功功率与其对配电网释放的有功功率相等。经过补偿，配电网的各相有功功率最终均等于三相平均功率，即实现配电网三相不平衡负荷的补偿。

2)无功功率补偿工作原理：无功功率是电气设备能够做功的必备条件，在配电网中传输无功功率产生的无功电流会导致线路损耗，从而降低线路输送容量，因此有必要对负荷端的无功功率进行补偿。本申请通过各相逆变模块实现无功功率补偿。具体地，由于逆变模块用于将直流电压逆变为交流电压，所以逆变模块包括逆变电压所需的容性负荷，而容性负荷能够为配电网中的设备提供其建立交变电磁场所需的能量，使能量在容性负荷和设备的感性负荷之间相互交换，即设备的感性负荷所需要的无功功率可以由容性负荷输出的无功功率进行补偿。每相逆变模块均可对应检测配电网的无功电流，以A相逆变模块21为例进行说明，A相逆变模块21可检测配电网的A相无功电流，控制模块则控制A相逆变模块21向配电网输出与配电网的A相无功电流大小相等的无功补偿电流，从而对配电网的A相无功功率进行补偿(配电网的B相无功功率、C相无功功率的补偿原理相同，本申请在此不再赘述)。由于配电网各相相线均连接一个逆变模块，所以本申请的配电网补偿控制电路能够对配电网的每一相无功功率进行独立补偿。

3)谐波电流补偿工作原理：每相逆变模块均可对应检测配电网的负载谐波电流，以A相逆变模块21为例进行说明，A相逆变模块21可检测配电网的A相负载谐波电流，控制模块则控制A相逆变模块21向配电网输出与配电网的A相负载谐波电流大小相等、极性相反的谐波补偿电流，从而对配电网的A相负载谐波电流进行补偿(配电网的B相负载谐波电流、C相负载谐波电流的补偿原理相同，本申请在此不再赘述)。由于配电网各相相线均连接一个逆变模块，所以本申请的配电网补偿控制电路能够对配电网的每一相负载谐波电流进行独立补偿。

需要说明的是，实际上，各相逆变模块向配电网输出的是本相无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流，总补偿电流应尽量使配电网的三相无功功率和三相谐波电流得到最优补偿。

可见，本申请的配电网补偿控制电路通过公共直流母线电容1对配电网的有功功率进行交换，使电路从配电网有功出力大的相吸收有功功率并对公共直流母线电容1进行充电，同时从公共直流母线电容1吸收有功功率对配电网有功出力小的相释放有功功率，从而实现配电网三相不平衡负荷的补偿；同时，本申请的配电网补偿控制电路利用各相逆变模块实现对配电网三相无功功率和三相谐波电流的独立补偿，对于提高配电网的功率因数、治理配电网的三相负荷不平衡、提高配电网的电能质量具有积极的意义。而且，本申请的配电网补偿控制电路主要包括1个公共直流母线电容1、2个变换模块及3个逆变模块，结构较为简单，成本较低。

本发明提供了一种配电网补偿控制电路，包括公共直流母线电容、A相逆变模块、B相变换模块、B相逆变模块、C相变换模块、C相逆变模块及控制模块；其中：控制模块用于控制所在补偿控制电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使配电网在公共直流母线电容的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；其中，无功补偿电流与配电网的无功电流大小相等，谐波补偿电流与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。

可见，配电网在公共直流母线电容的充放电配合下，可使各相有功功率均等于三相平均功率，从而对配电网的不平衡负荷进行全补偿。而且，本申请的补偿控制电路可向配电网输出无功补偿电流(与配电网的无功电流大小相等)和谐波补偿电流(与配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反)结合后的总补偿电流，从而对配电网的无功功率和谐波电流进行补偿。因此，本申请的补偿控制电路可同时作为三相负荷不平衡、功率因数低及谐波畸变的补偿电路，从而简化了电路结构，降低了成本，且提高了配电网的电能质量。

请参照图2、图3及图4，图2为本发明实施例提供的一种逆变模块的具体结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种变换模块的具体结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种配电网补偿控制电路的具体结构示意图。配电网补偿控制电路在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，A相逆变模块21包括第一H桥电路HBI1、直流电容C和交流滤波电感Lf；第一H桥电路HBI1包括第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3及第四开关晶体管T4；其中：

直流电容C的第一端分别与公共直流母线电容1的第一端、第一开关晶体管T1的第一端及第三开关晶体管T3的第一端连接，直流电容C的第二端分别与公共直流母线电容1的第二端、第二开关晶体管T2的第二端及第四开关晶体管T4的第二端连接，第一开关晶体管T1的第二端分别与第二开关晶体管T2的第一端和交流滤波电感Lf的第一端连接，交流滤波电感Lf的第二端与配电网的A相线连接，第三开关晶体管T3的第二端分别与第四开关晶体管T4的第一端和配电网的中性线N连接。

具体地，如图4所示，配电网相线包括A相线、B相线、C相线及中性线N，中性线和三个相线共同组成用于传输电能的网络线路。且本申请的A相逆变模块21包括第一H桥电路HBI1、直流电容C和交流滤波电感Lf，其工作原理为：

A相逆变模块21为H桥逆变器，电路图如图2所示。其中，直流电容C作为逆变电压所需的容性负荷，第一H桥电路HBI1用于将直流电压逆变为交流电压，交流滤波电感Lf用于滤除第一H桥电路HBI1输出的电流中所含的高次谐波电流，以稳定H桥逆变器的输出。

对于H桥逆变器来说，一方面，H桥逆变器检测配电网的A相无功电流，控制模块则通过控制第一H桥电路HBI1中的各个开关晶体管的通断，使第一H桥电路HBI1输出与配电网的A相无功电流大小相等的无功补偿电流，并经交流滤波电感Lf滤除第一H桥电路HBI1输出的无功电流中的高次谐波电流后，向配电网的A相线输入稳定的无功补偿电流，从而对配电网的A相无功功率进行补偿。

另一方面，H桥逆变器检测配电网的A相谐波电流，通过控制第一H桥电路HBI1中的各个开关晶体管的通断，使第一H桥电路HBI1输出与配电网的A相谐波电流大小相等、极性相反的谐波补偿电流，从而对配电网的A相谐波电流进行补偿。

需要说明的是，实际上，H桥逆变器向配电网输出的是无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流，总补偿电流应尽量使配电网的A相无功功率和A相谐波电流得到最优补偿。

同理，B相逆变模块22和C相逆变模块23均可采用与A相逆变模块21相同的电路结构，如图4所示。对于B相逆变模块22和C相逆变模块23的工作原理的介绍，参考A相逆变模块21的介绍即可，本申请在此不再赘述。

作为一种优选地实施例，B相变换模块31包括第二H桥电路HBI2、高频变压器HFT、电感L及第三H桥电路HBI3；第二H桥电路HBI2包括第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7及第八开关晶体管T8；第三H桥电路HBI3包括第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管T11及第十二开关晶体管T12；其中：

第五开关晶体管T5的第一端分别与第七开关晶体管T7的第一端和直流电容C的第一端连接，第五开关晶体管T5的第二端分别与第六开关晶体管T6的第一端和高频变压器HFT的高压侧一端连接，第七开关晶体管T7的第二端分别与第八开关晶体管T8的第一端和高频变压器HFT的高压侧另一端连接，第六开关晶体管T6的第二端分别与第八开关晶体管T8的第二端和直流电容C的第二端连接，第九开关晶体管T9的第一端分别与公共直流母线电容1的第一端和第十一开关晶体管T11的第一端连接，第九开关晶体管T9的第二端分别与第十开关晶体管T10的第一端和电感L的第一端连接，电感L的第二端与高频变压器HFT的低压侧一端连接，第十一开关晶体管T11的第二端分别与第十二开关晶体管T12的第一端和高频变压器HFT的低压侧另一端连接，第十开关晶体管T10的第二端分别与公共直流母线电容1的第二端和第十二开关晶体管T12的第二端连接。

具体地，本申请的B相变换模块31包括第二H桥电路HBI2、高频变压器HFT、电感L及第三H桥电路HBI3，其工作原理为：

B相变换模块31为DC/DC全桥变换器，电路图如图3所示。其中，高频变压器HFT两端各连接一个H桥电路(作为电压反馈式全桥变换电路)，控制模块可通过改变两个H桥电路之间的驱动控制相角差来控制配电网与公共直流母线电容1之间的能量流动。具体地，DC/DC全桥变换器对直流电压进行电压升压变换后，对公共直流母线电容1进行放电；DC/DC全桥变换器对直流电压进行电压降压变换后，对公共直流母线电容1进行充电，从而在公共直流母线电容1的充放电配合下对配电网的不平衡负荷进行补偿，同时提高了电路的稳定性。

此外，该控制类型的DC/DC全桥变换器一般没有大的迟滞延时无源元件，所以DC/DC全桥变换器的动态响应较快。同时，DC/DC全桥变换器为升降压操作单元，其滤波元件少，属于简单的一阶稳定系统。

同理，C相变换模块32可采用与B相变换模块31相同的电路结构，如图4所示。对于C相变换模块32的介绍，参考B相变换模块31的介绍即可，本申请在此不再赘述。

作为一种优选地实施例，第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3及第四开关晶体管T4均具体为带体二极管的第一IGBT；其中：

第一IGBT的集电极作为第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3及第四开关晶体管T4的第一端，第一IGBT的发射极作为第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3及第四开关晶体管T4的第二端。

作为一种优选地实施例，第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7及第八开关晶体管T8均具体为带体二极管的第二IGBT；其中：

第二IGBT的集电极作为第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7及第八开关晶体管T8的第一端，第二IGBT的发射极作为第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7及第八开关晶体管T8的第二端。

作为一种优选地实施例，第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管T11及第十二开关晶体管T12均具体为带体二极管的第三IGBT；其中：

第三IGBT的集电极作为第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管T11及第十二开关晶体管T12的第一端，第三IGBT的发射极作为第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管T11及第十二开关晶体管T12的第二端。

需要说明的是，上述实施例中第一IGBT、第二IGBT及第三IGBT只是为了区分不同实施例，三者结构相同，均为带体二极管的IGBT。

具体地，本申请的第一H桥电路HBI1中第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3及第四开关晶体管T4均可选用带体二极管的IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。带体二极管的IGBT：在IGBT的集电极和发射极之间并接一个二极管，该二极管的阳极和与其并接的IGBT的发射极连接，该二极管的阴极和与其并接的IGBT的集电极连接，该二极管称为与其并接的IGBT的体二极管，如图2所示。则第一H桥电路HBI1包括4个二极管，分别为第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，各个二极管的连接关系不再重复叙述。

同样地，第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7、第八开关晶体管T8、第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管T11及第十二开关晶体管T12也可选用带体二极管的IGBT。如图3所示，第二H桥电路HBI2中和第三H桥电路HBI3均包括4个二极管，分别为第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11及第十二二极管D12，各个二极管的连接关系不再重复叙述。

对于IGBT，IGBT是由绝缘栅型场效应管和双极型晶体管组成的一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼具有金属氧化物半导体场效应晶体管的通/断速度快、输入阻抗高、驱动功率小、驱动电路简单和双极型晶体管的电流容量大、阻断电压高、通态压降低等诸多优点。其中，IGBT的驱动电路可以根据其容量选择相对应的栅极驱动控制专用集成电路。

当然，第一H桥电路HBI1、第二H桥电路HBI2及第三H桥电路HBI3中任一开关晶体管也可以选用晶体三极管，晶体三极管的集电极作为该开关晶体管的第一端，晶体三极管的发射极作为该开关晶体管的第二端。由于晶体三极管在电路中同样能够实现IGBT的开关作用，所以电路仍能实现配电网的三相不平衡补偿、无功补偿、谐波补偿。此外，除晶体三极管外，对于各H桥电路中任一开关晶体管来说，GTO(Gate-Turn-Off Thyristor，门极可关断晶闸管)、IGCT(Integrated Gated Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor，电子注入增强栅晶体管)等电力电子器件也同样适用。

与IGBT类似，上述各个电力电子器件均能够通过控制信号实现导通，也能够通过控制信号实现关断，从而实现配电网的三相不平衡补偿、无功补偿、谐波补偿。需要说明的是，除了上述的电力电子器件外，其他全控型电力电子器件均能够应用于本申请所提出的各H桥电路，通过全控型电力电子器件的开关作用实现整个电路的相应功能。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种配电网补偿控制电路，其特征在于，包括公共直流母线电容、A相逆变模块、B相变换模块、B相逆变模块、C相变换模块、C相逆变模块及控制模块；其中：

所述A相逆变模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述A相逆变模块的另一端与配电网中A相线连接，所述B相变换模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述B相变换模块的另一端与所述B相逆变模块的一端连接，所述B相逆变模块的另一端与所述配电网中B相线连接，所述C相变换模块的一端与所述公共直流母线电容连接，所述C相变换模块的另一端与所述C相逆变模块的一端连接，所述C相逆变模块的另一端与所述配电网中C相线连接；

所述控制模块用于控制所在补偿控制电路内变换模块对直流电压的升降压变换及逆变模块的交直流转换，使所述配电网在所述公共直流母线电容的充放电配合下其各相有功功率均等于三相平均功率，且使各相逆变模块向所述配电网输出无功补偿电流和谐波补偿电流结合后的总补偿电流；其中，所述无功补偿电流与所述配电网的无功电流大小相等，所述谐波补偿电流与所述配电网的负载谐波电流大小相等、极性相反。

2.如权利要求1所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述A相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端、所述第一开关晶体管的第一端及所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端、所述第二开关晶体管的第二端及所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的A相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接。

3.如权利要求1所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述B相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述第一开关晶体管的第一端和所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述第二开关晶体管的第二端和所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的B相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接，且所述直流电容还与所述B相变换模块连接。

4.如权利要求1所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述C相逆变模块包括第一H桥电路、直流电容和交流滤波电感；所述第一H桥电路包括第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管；其中：

所述直流电容的第一端分别与所述第一开关晶体管的第一端和所述第三开关晶体管的第一端连接，所述直流电容的第二端分别与所述第二开关晶体管的第二端和所述第四开关晶体管的第二端连接，所述第一开关晶体管的第二端分别与所述第二开关晶体管的第一端和所述交流滤波电感的第一端连接，所述交流滤波电感的第二端与所述配电网的C相线连接，所述第三开关晶体管的第二端分别与所述第四开关晶体管的第一端和所述配电网的中性线连接，且所述直流电容还与所述C相变换模块连接。

5.如权利要求3所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述B相变换模块包括第二H桥电路、高频变压器、电感及第三H桥电路；所述第二H桥电路包括第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管；所述第三H桥电路包括第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管；其中：

所述第五开关晶体管的第一端分别与所述第七开关晶体管的第一端和所述直流电容的第一端连接，所述第五开关晶体管的第二端分别与所述第六开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧一端连接，所述第七开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧另一端连接，所述第六开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第二端和所述直流电容的第二端连接，所述第九开关晶体管的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端和所述第十一开关晶体管的第一端连接，所述第九开关晶体管的第二端分别与所述第十开关晶体管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述高频变压器的低压侧一端连接，所述第十一开关晶体管的第二端分别与所述第十二开关晶体管的第一端和所述高频变压器的低压侧另一端连接，所述第十开关晶体管的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端和所述第十二开关晶体管的第二端连接。

6.如权利要求4所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述C相变换模块包括第二H桥电路、高频变压器、电感及第三H桥电路；所述第二H桥电路包括第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管；所述第三H桥电路包括第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管；其中：

所述第五开关晶体管的第一端分别与所述第七开关晶体管的第一端和所述直流电容的第一端连接，所述第五开关晶体管的第二端分别与所述第六开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧一端连接，所述第七开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第一端和所述高频变压器的高压侧另一端连接，所述第六开关晶体管的第二端分别与所述第八开关晶体管的第二端和所述直流电容的第二端连接，所述第九开关晶体管的第一端分别与所述公共直流母线电容的第一端和所述第十一开关晶体管的第一端连接，所述第九开关晶体管的第二端分别与所述第十开关晶体管的第一端和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述高频变压器的低压侧一端连接，所述第十一开关晶体管的第二端分别与所述第十二开关晶体管的第一端和所述高频变压器的低压侧另一端连接，所述第十开关晶体管的第二端分别与所述公共直流母线电容的第二端和所述第十二开关晶体管的第二端连接。

7.如权利要求2-4任一项所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管均具体为带体二极管的第一IGBT；其中：

所述第一IGBT的集电极作为所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管的第一端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管及第四开关晶体管的第二端。

8.如权利要求5-6任一项所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管均具体为带体二极管的第二IGBT；其中：

所述第二IGBT的集电极作为所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管的第一端，所述第二IGBT的发射极作为所述第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管及第八开关晶体管的第二端。

9.如权利要求8所述的配电网补偿控制电路，其特征在于，所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管均具体为带体二极管的第三IGBT；其中：

所述第三IGBT的集电极作为所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管的第一端，所述第三IGBT的发射极作为所述第九开关晶体管、第十开关晶体管、第十一开关晶体管及第十二开关晶体管的第二端。