CN204068276U - 静止无功发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种静止无功发生器，包括直流输入端、IGBT功率模块和三相输出端，IGBT功率模块包括三相四桥臂逆变电路，三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，中线桥臂的中间节点通过三条中线支路连接至三相输出端。三相四桥臂逆变电路相当于在三相三线逆变电路上增加一个桥臂对其直接控制，产生中性点电压，并提供中性点电流流经通路，使三相四桥臂逆变电路产生三个独立的电压，在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称，拓扑结构简，即不存在对直流电压利用率低的问题，且系统体积小，工作可靠。

Description

静止无功发生器

技术领域

本实用新型涉及一种无功补偿装置,更具体地说，它涉及一种静止发生器。

背景技术

静止无功发生器，英文描述为：Static Var Generator，简称为SVG。又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器。是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可比拟的优势。

三相不平衡是电能质量的重要表征量之一。不平衡电流影响变压器的不对称运行，造成变压器损耗增加，严重时将损坏变压器。不平衡电流在中性线上产生较大的电流损耗，影响线路的传输效率，同时无功功率的远距离传输将使得线路损耗扩大，严重影响输电效率。无功功率及不平衡电流都影响线路的传输容量，不利于电力网络的运行。针对三相系统中的不平衡问题，电力系统常常采用中心线谐振方式抑制不平衡电流，该方法的特点是结构简单，成本较低，但易产生谐振过电压，危害电力网络的安全。而在无功补偿方面的应用较多，常见的有并联电容器补偿，晶闸管控制电抗器补偿（TCR）等。并联电容器补偿成本最低，但补偿需阶梯实现，不能实现实时补偿。TCR成本相对较高，但补偿过程中会产生谐波电流，影响电能质量。随着电力电子技术的发展，IGBT等可控器件成本越来越低，全控型补偿电路逐步应用在工业生产中，人们需要一种能更有效解决三相系统中的不平衡问题的静止无功发生器。

目前，市场上的静止无功发生器，包括主回路和控制器，所述主回路包括负载侧电压互感器和依次串联的接触器、低压开关、负载侧电流互感器、LC滤波模块、IGBT输出电流互感器和IGBT功率单元。控制器分别通过负载侧电流互感器、负载侧电压互感器和IGBT侧电流互感器获取负载侧电流信号、负载侧电压信号和IGBT侧电流信号，并计算出待补偿无功电流，生成控制信号输出至低压开关和IGBT功率模块，IGBT功率模块三相输出端输出无功补偿电流，经LC滤波模块后注入三相交流电网。这种静止无功发生器，其IGBT功率模块一般采用三相三桥臂逆变电路，其一般采用3个桥臂组成的拓扑结构，为了满足给不对称负载供电的要求,输出必须具有中线端,即三相四线输出。常用方案有：一、直流输入端并联2个等值电容,电容中点作为三相输出的中线端,该法易实现,但直流电压的利用率低；二、在三相输出端加入1个自耦变压器,用该变压器形成中点,但变压器增加了系统的体积和重量。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种对直流电压利用率高且系统体积小的静止无功发生器。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种静止无功发生器，包括直流输入端、IGBT功率模块和三相输出端，所述IGBT功率模块包括三相四桥臂逆变电路，所述三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，所述三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，所述中线桥臂的中间节点通过三条中线支路连接至三相输出端。

通过采用上述技术方案，三相四桥臂逆变电路相当于在以往的三相三线逆变电路的基础上增加一个桥臂对其直接控制，产生中性点电压，并提供中性点电流流经通路，使得三相四桥臂逆变电路可以产生三个独立的电压，从而有能力在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称，简单的拓扑结构加之合理的控制策略，即不存在对直流电压利用率低的问题，且系统体积小，工作可靠。

本实用新型进一步设置为：所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点与相应的三相输出端之间均串联有交流滤波电感，所述三条中线支路与三相输出端之间均串联有交流滤波电容。

通过采用上述技术方案，由交流滤波电感和交流滤波电容构成交流滤波电路，阻挡并短路超过本身频率的或外来的高频交流干扰成分，对无功补偿电流滤波后注入三相输入端，使电路运行更稳定。

本实用新型进一步设置为：所述滤波电容的公共节点与中线桥臂的中间节点之间串联连接有中点电感。

通过采用上述技术方案，当三相电流不对称时，中点电感上将流过电流，中点电感主要起到平滑中点电流的作用，对每相电流都有平衡效果。

本实用新型进一步设置为：所述直流输入端并联有直流滤波电容。

通过采用上述技术方案，起到在负载突然变大时，直流滤波电容可以和直流输入端一起向负载提供电流，滤去杂波，起到滤波作用，保持直流电压的平滑，使电路运行更稳定。

附图说明

图1为本实用新型静止无功发生器实施例的电路原理图。

附图标记说明：1、直流输入端；2、IGBT功率模块；21、三相四桥臂逆变电路；211、A相桥臂；212、B相桥臂；213、C相桥臂；214、中线桥臂；22、交流滤波电感；23、交流滤波电容；24、中点电感；3、三相输出端；31、直流滤波电容；4、中线支路。

具体实施方式

参照图1对本实用新型静止无功发生器实施例做进一步说明。

一种静止无功发生器，包括直流输入端1、IGBT功率模块2和三相输出端3，所述IGBT功率模块2包括三相四桥臂逆变电路21，所述三相四桥臂逆变电路21与直流输入端1并联，所述三相四桥臂逆变电路21包括并联的A相桥臂211、B相桥臂212、C相桥臂213和中线桥臂214，所述A相桥臂211、B相桥臂212和C相桥臂213的中间节点分别连接至三相输出端3，所述中线桥臂214的中间节点通过三条中线支路4连接至三相输出端3。

A相桥臂211、B相桥臂212、C相桥臂213和中线桥臂214均采用相同的拓扑结构，它包括IGBT模块，该IGBT模块其可采用型号为6MBI100UB-120、2MBI75S-12、2MBI100S-12等的IGBT模块，其选择依据电网的额定电压以及设备运行的最大负载电流而定，本领域的技术人员能悉知地选择适应的电压等级和电流等级的IGBT模块。

通过采用上述技术方案，三相四桥臂逆变电路21相当于在以往的三相三线逆变电路的基础上增加一个桥臂对其直接控制，产生中性点电压，并提供中性点电流流经通路，使得三相四桥臂逆变电路21可以产生三个独立的电压，从而有能力在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称，简单的拓扑结构加之合理的控制策略，即不存在对直流电压利用率低的问题，且系统体积小，工作可靠。

所述A相桥臂211、B相桥臂212和C相桥臂213的中间节点与相应的三相输出端3之间均串联有交流滤波电感22，所述三条中线支路4与三相输出端3之间均串联有交流滤波电容23。

通过采用上述技术方案，由交流滤波电感22和交流滤波电容23构成交流滤波电路，阻挡并短路超过本身频率的或外来的高频交流干扰成分，对无功补偿电流滤波后注入三相输入端，使电路运行更稳定。

所述滤波电容的公共节点与中线桥臂214的中间节点之间串联连接有中点电感24。

通过采用上述技术方案，当三相电流不对称时，中点电感24上将流过电流，中点电感24主要起到平滑中点电流的作用，对每相电流都有平衡效果。

所述直流输入端1并联有直流滤波电容31。

通过采用上述技术方案，起到在负载突然变大时，直流滤波电容31可以和直流输入端1一起向负载提供电流，滤去杂波，起到滤波作用，保持直流电压的平滑，使电路运行更稳定。

Claims (4)

1.一种静止无功发生器，包括直流输入端、IGBT功率模块和三相输出端，其特征是：所述IGBT功率模块包括三相四桥臂逆变电路，所述三相四桥臂逆变电路与直流输入端并联，所述三相四桥臂逆变电路包括并联的A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂和中线桥臂，所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点分别连接至三相输出端，所述中线桥臂的中间节点通过三条中线支路连接至三相输出端。

2.根据权利要求1所述的静止无功发生器，其特征是：所述A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的中间节点与相应的三相输出端之间均串联有交流滤波电感，所述三条中线支路与三相输出端之间均串联有交流滤波电容。

3.根据权利要求2所述的静止无功发生器，其特征是：所述滤波电容的公共节点与中线桥臂的中间节点之间串联连接有中点电感。

4.根据权利要求1或2或3所述的静止无功发生器，其特征是：所述直流输入端并联有直流滤波电容。