CN201018287Y - 静止无功发生器的自启动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种静止无功发生器的自启动装置，包括IGBT主电路、滤波器、直流电容、功率电阻、控制开关，所述功率电阻与控制开关并接后再与直流电容串接，再接于IGBT主电路直流侧的两端。本实用新型在静止无功发生器装置并入电网时，利用静止无功发生器中逆变桥臂上的续流二极管构成整流桥向直流电容充电，功率电阻能有效地限制启动时刻的冲击电流，在稳定工作后，自动切除功率电阻，不影响静止无功发生器的无功补偿效果。本实用新型结构简单、成本低，又大大提高了静止无功发生器的可靠性。

Description

静止无功发生器的自启动装置

技术领域

本实用新型涉及一种无功发生器，特别涉及一种静止无功发生器自启动装置。

背景技术

根据公式 $i=C\·\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{dt}}$ (其中，i表示流经电容的电流，u表示电容两端的电压，C表示电容值，t表示时间)知，流经电容的电流与电容两端的电压变化率成正比。在静止无功发生器装置并入电网时，电网电压低则数百伏，高则数万伏，而直流电容两侧电压为0，在并入瞬时，电容两端的电压从0伏突变到电网电压，这将会产生一个很大的冲击电流，这个电流经逆变器的续流二极管构成回路，极易烧毁续流二极管。为了保证对直流电容充电的同时限制启动时刻的冲击电流，目前多采用的做法是对直流电容外接一个整流电路，整流电路的输入端接电网，输出端接直流电容，在静止无功发生器装置并入电网前先利用整流电路对直流电容进行充电，当直流电容两侧的电压达到额定值后，再将静止无功发生器装置并入电网，同时切除整流装置。这种方式需要额外增加一个整流电路，并且该整流电路只在装置启动时刻有用，在静止无功发生器稳定工作后则一直放置不用，性价比很低。

实用新型内容

为解决静止无功发生器启动时逆变器直流侧电容冲击电流过大易损坏无功发生器的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、可靠性的静止无功发生器的自启动装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括IGBT主电路、滤波器、直流电容，其特征在于：还包括功率电阻、控制开关，功率电阻与控制开关并接后再与直流电容串接，再接于IGBT主电路直流侧的两端。

上述的静止无功发生器的自启动装置中，所述的功率电阻阻值为5欧姆。

上述的静止无功发生器启动方法中，所述控制开关采用晶闸管。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型在静止无功发生器主电路的直流电容串联一个阻值不大的功率电阻，在启动工作时利用静止无功发生器中逆变桥臂上的续流二极管构成整流桥向直流电容充电，功率电阻能有效地限制启动时刻的冲击电流，在稳定工作后，自动切除功率电阻，不影响静止无功发生器的无功补偿效果。本实用新型结构简单、成本低，又大大提高了静止无功发生器的可靠性。

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为现有静止无功发生器的结构图。

图2为本实用新型的结构图。

图3为本实用新型的等效电路结构图。

具体实施方式

图1为现有的静止无功发生器装置的结构图。图中直流电容与IGBT逆变器并联，然后串接一个输出滤波器，最后经一个连接电抗器与电网并联构成。

本实用新型的结构图如图2所示。功率电阻Z与控制开关K并接后再与直流电容C串接，再接于IGBT主电路直流侧的两端，控制开关K可采用采用晶闸管。本实用新型的工作原理为：在启动时刻，控制开关晶闸管K保持关断，并封锁IGBT触发脉冲，其等效电路结构如图3所示，逆变桥臂上的续流二极管构成了一个与逆变器反向的整流桥，这个整流桥在启动时刻对直流电容进行充电，此时功率电阻Z起限流作用，抑制启动时刻的冲击电流；然后持续检测直流电容C两端的电压，当达到额定值后，控制开关晶闸管K保持导通，此时电阻Z被短路不起作用，静止无功发生器装置开始稳定运行，通过控制静止无功发生器和电网的有功交换来稳定直流电容两端的电压。

根据欧姆定律知：

$u=\frac{{\∫}_0^{T}i\left(t\right)\mathrm{dt}}{C}---\left(1\right)$

$\frac{{\∫}_0^{T}i\left(t\right)\mathrm{dt}}{C}+\mathrm{Ri}\left(t\right)=e\left(t\right)---\left(2\right)$

其中，u表示直流电容两端的电压，i表示流经电容的电流，C表示电容值，T表示静止无功发生器装置已并网时间，e表示图3整流桥交流侧电压。

从式(1)知，为了保证i(即启动时刻冲击电流)尽可能小，则必须使电阻越大越好；

又从式(2)可以看出，为了获得同等大小的电压，电流i越小，则所需的时间越长。

为此必须综合考虑二者的影响，并结合静止无功发生器装置各元器件的参数对功率电阻的阻值进行选取。本实用新型的直流电容设计为0.004μF，电网电压取380V，忽略输出滤波器的压降影响，取电阻阻值为5Ω，此时冲击电流在2倍额定值之内，充电时间在5个周波之内。

由于直流电容在充电时，初始时刻充电电流较大，充电很快，直流电容两侧电压上升很快。随着直流电容两端电压的上升，充电电流逐渐减小，充电变慢，直流电容两端的电压上升也逐渐减慢，缓缓达到额定值。

如前所述，静止无功发生器装置可以通过和电网交换有功以维持直流电容两侧电压稳定。所以，为了加快充电时间，不必等到直流电容两端电压值上升到额定值后才切除功率电阻。本实用新型控制静止无功发生器装置在启动过程中，当直流电容电压上升到额定值的90％后，即触发晶闸管导通以切除功率电阻，使静止无功发生器装置开始正常稳定运行。

Claims (3)

1.一种静止无功发生器的自启动装置，包括IGBT主电路、滤波器、直流电容，其特征在于：  还包括功率电阻、控制开关，功率电阻与控制开关并接后再与直流电容串接，再接于IGBT主电路直流侧的两端。

2.根据权利要求1所述的静止无功发生器的自启动装置，其特征在于：所述的功率电阻阻值为5欧姆。

3.根据权利要求1所述的静止无功发生器启动方法，其特征在于：控制开关采用晶闸管。

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