[實用新型]一種五電平逆變電路及由其構成的高壓無功補償系統

有效

• 申請號: 201120353272.1
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN202206328U
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 方漢學;李瑞來
• 申請（專利權）人: 山東新風光電子科技發展有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02J3/18
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及一種五電平逆變電路及由其構成的高壓無功補償系統，更具體的說，尤其涉及一種應用于電力電子領域的利用二極管箝位式五電平逆變電路及由其構成的高壓無功補償系統。

背景技術

隨著工業快速發展，無功功率對供電系統和負載的運行都是十分重要的，但是這些無功功率如果都要由發電機提供并經長距離傳送是不合理的，這樣無功補償裝置由此產生并快速發展，其主要用于提高供用電系統及負載的功率因數，降低設備容量，減少功率損耗，同時改善電網質量。

????現在高壓無功補償裝置通常采用單元級聯結構方式，由多個逆變單元串聯來得到高壓輸出，這種無功補償結構存在的主要缺點有：在輸出無功時，各單元母線電壓會不平衡，需采取復雜的措施來保證各單元電壓平衡；每個單元是H橋單相逆變器，而且各單元之間都沒有能量流通通道，因而各個單元中必須設置大的儲能電容，這樣無疑就會增加系統體積和成本；各相間沒有能量流通通道無法完成相間能量交換，因而不容易實現負序補償。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種應用于電力電子領域的利用二極管箝位式五電平逆變電路及由其構成的高壓無功補償系統。

本發明的五電平逆變電路，包括相互串聯用于與直流電源相連接的四個等值電容（C1、C2、C3、C4）以及由三個單橋臂逆變電路組成的三相逆變電路，其特別之處在于：所述單橋臂逆變電路包括依次正向串聯的八個功率開關器件（V1、V2、V3、V4、V6、V7、V8、V9）、依次正向串聯的四個箝位二極管（D1、D2、D3、D4）以及兩個起箝位作用的功率開關器件（V5、V10），相串聯的八個功率開關器件的兩端分別接于電容電路的兩端；相串聯的四個二極管一端接于功率開關器件V2和V3之間的連線上，另一端接于功率開關器件V7和V8之間的連線上；所述功率開關器件V5的一端接于電容C1與C2之間，另一端接于功率開關器件V1和V2之間；所述功率開關器件V10的一端接于電容C3與C4之間，另一端接于功率開關器件V8和V9之間。四個等值電容起到穩壓和平均分配直流電壓的作用，依次正向串聯的八個功率開關器件通過控制信號的控制，可處于導通和截止狀態，以便實現不同電平電壓的輸出；依次正向串聯的四個二極管起到箝位作用。采用功率開關器件V5和V10，有效地實現了電容C1與C2之間的電壓以及電容C3與C4之間電壓的輸出，并省略多個二極管，有利于簡化電路結構，還能保證穩定的信號輸出。

本發明的五電平逆變電路，還包括用于提供直流電源的輔助電源，該輔助電源包括整流模塊、用于把整流后的電源逆變成高頻交流電的逆變模塊、起隔離作用的高頻變壓器以及整流穩壓輸出模塊；所述整流模塊的輸入端與交流電源相連接，整流穩壓輸出模塊具有分別接到四個串聯電容（C1、C2、C3、C4）兩端的五個輸出端，這五個輸出端輸出的電壓分別為-2mV、-1mV、0V、+1mV、+2mV，m為常數。采用具有五電平輸出的輔助電源，有利于保證五電平逆變電路具有穩定的電壓輸出。

本發明的五電平逆變電路，所述四個箝位二極管（D1、D2、D3、D4）為快恢復二極管；所述功率開關器件（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10）為絕緣柵雙極型晶體管IGBT或集成門極換流晶閘管IGCT。

本發明的由五電平逆變電路構成的高壓無功補償系統，包括用于對高壓電網進行無功補償的逆變電路，其特別之處在于：所述逆變電路由上面所述的五電平逆變電路構成。

本發明的由五電平逆變電路構成的高壓無功補償系統，所述逆變電路的輸入端連接有輔助電源，逆變電路與高壓電網之間設置有電感濾波電路。

本發明的有益效果是：（1）本發明的五電平逆變電路三相單橋壁共用直流母線，不存在串聯的單元，有效避免了各單元電源不平衡問題；（2）本發明的五電平逆變電路用于無功補償裝置中時，三相對稱系統其輸出功率瞬時值等于0，不存在與電網交換能量的過程，因此本發明中設置的母線電容比單元級聯式結構中的儲能電容小的多；（3）本發明中還可設置用于提供電能的輔助電源，有效保證了四個電容電壓的均衡；（4）本發明的五電平逆變電路和由其組成的無功補償系統，對于三相不均衡負載，亦可完成無功補償。

附圖說明

圖1為本發明的五電平逆變電路的原理圖；

圖2為現有五電平逆變電路的原理圖；

圖3為本發明的高壓無功補償系統的原理圖；

圖4為本發明中輔助電源的電路原理圖。

圖中：1單橋臂逆變電路，2輔助電源，3逆變電路，4電感濾波電路，5高壓電網。