[發明專利]變流裝置的電抗器的設計方法

有效

• 申請號: 201110438051.9
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103177864A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 孫強
• 申請（專利權）人: 西門子電氣傳動有限公司
• 主分類號: H01F41/00
• 分類號: H01F41/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種電抗器的設計方法，尤其設計一種能量回饋式變流裝置的電網側電抗器的設計方法。

背景技術

新型能源發電(例如風力發電和光伏發電)注入電網而引起的電能質量問題和電力系統穩定性問題被廣泛關注。新型能源發電往往會向電網注入了大量諧波及無功功率，造成電網污染。圖1用于說明一種新型能源發電變流裝置的拓撲結構示意圖。如圖所示，變流裝置10的輸入端連接新型能源發電機20，變流裝置10的輸出端連接變流裝置的電網側30。變流裝置10為雙向背靠背型，且其設有一個直流側12。三相交流電網側30包括U_a、U_b和U_c三相，通常情況下，需要在變流裝置的電網側30安裝濾波網絡40以降低輸入電網的諧波數量，如圖所示，濾波網絡40包括濾波單元F_a、F_b和F_c，其中濾波單元F_a連接U_a相，濾波單元F_b連接U_b相，濾波單元F_c連接U_c相。電網側30的電抗參數與變流裝置10的開關頻率之間相互制約，并與變流裝置10輸入電網側30的總諧波失真(以下簡稱THD)和變流裝置10的開關損耗密切相關。

現有電網側電抗器的設計方法中，缺乏理論模型和標準設計方法，通常情況下濾波單元中電抗器的相關參數需要根據工程師的經驗反復試驗決定。如果使用不合適的電抗器，無法達到減少輸入至電網的諧波和無功功率的預期效果，同時還會導致變流裝置的功因數降低，工作效率變差。

發明內容

本發明的目的是提供一種變流裝置的電抗器的設計方法，實現電抗器設計的標準化，同時滿足輸入至電網電能的諧波含量及無功功率的要求。

本發明提供了一種變流裝置的電抗器的設計方法，包括：

a、依據變流裝置的電網側交流各相中電抗器通過交流電流的最大超調量，以及變流裝置的電網側交流各相中交流電流各階諧波電流的最大允許值，分別計算得到與每一個交流相對應的兩個電抗值，并選取其中的較小的電抗值作為與該交流相對應的電抗器的最小電抗值；

b、依據變流裝置的電網側各相交流電中交流電流響應速度的最小值，以及變流裝置的電網側各相交流電的功率因數的最小值，分別計算得到與每一個交流相對應的兩個電抗值，并選取其中的較大的電抗值作為與該交流相對應的電抗器的最大電抗值；和

c、在步驟a和步驟b計算得到的電抗器的最小電抗值和最大電抗值范圍中選取電抗器的電抗值。變流裝置的電抗器的設計方法，實現了電抗器設計的標準化，同時還使得輸入至電網電能的諧波含量及無功功率符合要求。

在變流裝置的電抗器的設計方法的再一種示意性的實施方式中，步驟c中選取具有不同電抗值的至少三個電抗器，依據各不同電抗器在變流裝置的電網側使用時的功率因數和總諧波失真確定電抗器的電抗值。

在變流裝置的電抗器的設計方法的另一種示意性的實施方式中，步驟a中，依據電抗器的交流電流的最大超調量得到電抗值的計算公式為：

L≥2Uk+2Vdc/3ΔIkmax×f]]>

其中：L為電抗值；

U_k為變流裝置的電網側各相交流電壓的有效值；

V_dc為變流裝置的直流側的直流電壓；

ΔI_kmax為變流裝置的電網側的各相交流電流的超調量的最大值；

f為變流裝置的功率開關的開關頻率。

在變流裝置的電抗器的設計方法的又一種示意性的實施方式中，ΔI_kmax的計算公式為：