[發明專利]一種三相四線制系統動態無功發生器電路

無效

• 申請號: 200810103885.2
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101252282A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 尹忠東;孫建軍;查曉明;單任仲;黃中華;尚衛東;張昌銀
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;河南省電力公司開封供電公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于動態無功功率補償技術領域，特別是提供了一種三相四線制系統的動態無功發生器電路。

背景技術

無功平衡對提高電網的經濟效益和改善供電質量至關重要，特別是對于低壓配電系統中，以非線性整流負載及大量的感性負載為主，日負荷變化頻繁，要求大量快速響應的可調無功功率來補償負荷需要，維持系統無功平衡，保證系統運行在高功率因數狀態下，減少損耗，提高系統的運行效率。

本發明提供了一種三相四線制系統的動態無功發生器主電路拓撲，它由一組三相無源元件，一端接于系統母線，另一端與三相四橋臂逆變器輸出相連而構成，通過調節逆變器的輸出電壓，改變無源元件兩端的電壓降來實現連續調節輸入到系統的無功電流的目的，不但具有無功功率的連續可調、響應速度快等優點，還克服了相控補償裝置注入系統諧波大的缺點，無需增加額外的濾波裝置，提高了系統可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三相四線制系統的動態無功發生器電路，用于低壓配電系統的動態無功補償。它基于逆變器輸出電壓連續可調技術實現容性、感性無功功率的快速連續調節，與傳統的無功補償結構一般只能實現感性無功功率連續可調，而容性無功功率只能實現分級調節，比傳統TCR加固定電容器補償結構具有更理想的綜合性能。

本發明提出的一種三相四線制系統的動態無功發生器，包括：三相四橋臂逆變器1、補償切換開關2、三相無源補償元件3、系統接入開關4。

三相四橋臂逆變器1由八個IGBT器件及其反并聯二極管組成的四個橋臂(S_A、S_B、S_C、S_N)、直流電容C_d和輸出電感(L_A、L_B、L_C、L_N)構成。每個橋臂由上下兩個IGBT及其反并聯二極管串聯而成，兩個IGBT的連接點為橋臂輸出端。四個橋臂上下端點分別連接到一起，形成三相四橋臂變流器的直流母線，上端母線為正極母線，下端母線為負極母線。直流電容C_d按照電容極性連接在正極母線和負極母線之間。每個橋臂的輸出端連接到各自的輸出電感一端，通過輸出電感另一端輸出構成了三相四橋臂逆變器1的輸出端。

三相四橋臂逆變器1的A、B、C三相輸出端分為兩路連接到補償切換開關2。一路連接到補償切換開關2的固定電容切換開關KM1支路，另一路連接到補償切換開關2的固定電感切換開關KM2支路。三相四橋臂逆變器1的中性線輸出端直接與系統的中性線相連。

KM1支路輸出連接到三相無源補償元件3的固定電容FC支路，KM2支路輸出連接到三相無源補償元件3的固定電感FL支路。

三相無源補償元件3的固定電容FC支路和固定電感FL支路在輸出端連接到一起構成三相無源補償元件3的輸出端。

三相無源補償元件3的輸出端連接到系統接入開關4，系統接入開關4的輸出接入三相四線制系統。

所述的三相四橋臂逆變器的設計容量小于整個無功發生器的無功補償容量，從而降低整體成本，提高可靠性；通過調節三相四橋臂逆變器的輸出電壓，改變無源元件兩端的電壓降來實現連續調節輸入到系統的無功電流的目的。

本發明電路能實現對低壓系統各相無功的解藕控制和分相補償。

本發明電路通過連接到中性線的橋臂實現零序電流控制。

本發明提出的三相四線制系統的動態無功功率發生器的工作原理為，通過基于DSP(數字信號處理器)、采用SPWM(正弦波脈寬調制)控制策略的控制電路實現動態無功功率控制。控制電路采樣系統電壓，鎖相處理后作為同步信號和調制正弦波信號，調制正弦波信號與DSP產生的高頻三角波信號進行比較，產生SPWM脈沖輸出到三相四橋臂逆變器的對應控制端實施控制。通過控制調制正弦波信號幅值的大小，使得三相四橋臂逆變器的輸出電壓在0～U_N(U_N為系統額定電壓)之間變化，實現無功功率0～最大容性無功或感性無功范圍內調節。

本發明的優點在于：能實現容性無功和感性無功的連續可調，響應速度快、可靠性高，在無需額外濾波裝置的條件下，注入系統的諧波滿足國家標準要求；通過控制補償切換開關進行感性無功補償和容性無功補償之間的切換，保證動態無功發生器在全容量范圍內實現無功補償，還能用設計容量較小的逆變器實現大容量的無功調節，提高了可靠性和經濟性。

附圖說明