[發(fā)明專利]基于單相矩陣變換器的消弧線圈裝置

有效

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• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102638032A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐波;蔡旭
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02J3/01
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)用消弧線圈裝置，尤其是涉及一種基于單相矩陣變換器的消弧線圈裝置。

背景技術(shù)

在我國中壓配電網(wǎng)中，單相接地故障占總故障的80％以上，因此對單相接地危害的治理非常重要。其主要治理手段之一是在電網(wǎng)中性點安裝消弧線圈以補償接地電流并利用接地選線裝置快速查找接地支路并排除故障。消弧線圈是一種接在電網(wǎng)中性點與大地之間的裝置，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時消弧線圈輸出感性電流以抵消流過接地點的容性電流，從而熄滅電弧且抑制電弧重燃。目前使用較多的消弧線圈有調(diào)氣隙式、調(diào)匝式、調(diào)容式、相控式等。

經(jīng)對現(xiàn)有文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，《電力系統(tǒng)諧振接地》(要煥年，曹梅月編著。北京：中國電力出版社)等文獻指出：調(diào)氣隙式要求精密的機械傳動機構(gòu)，并且響應(yīng)時間長，振動和噪聲比較大；調(diào)匝式需要有載開關(guān)調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)，而且電感量不能連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)容式因并聯(lián)電容器容量的下降可能導(dǎo)致補償電流不穩(wěn)定；相控式由于會產(chǎn)生諧波，因而需要增加額外的濾波裝置。

經(jīng)過對現(xiàn)有專利的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN201805225U記載了一種基于IGBT控制的無級調(diào)節(jié)消弧線圈，該技術(shù)是“將高短路阻抗變壓器的一次繞組作為工作繞組，二次繞組作為控制繞組，在二次繞組回路上串聯(lián)絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊；在使用時將工作繞組接入電網(wǎng)系統(tǒng)中性點，二次繞組回路上串聯(lián)絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊”，雖然無需安裝濾波裝置，但在斬波控制時二次繞組需要增加換流回路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能補償接地點電流、熄滅電弧及抑制電弧重燃，而且電感量連續(xù)可調(diào)，響應(yīng)時間短的基于單相矩陣變換器的消弧線圈裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于單相矩陣變換器的消弧線圈裝置，該裝置連接在電網(wǎng)中性點與大地之間，其特征在于，所述的裝置包括由雙向開關(guān)組成的單相矩陣變換器、電抗器和控制器，所述的單相矩陣變換器的輸入端與電網(wǎng)中性點連接，輸出端與電抗器連接，所述的控制器與單相矩陣變換器連接；

控制器發(fā)出觸發(fā)信號控制單相矩陣變換器中雙向開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，進而控制電抗器兩端的電壓和電流，改變消弧線圈裝置的工作電流。

所述的單相矩陣變換器包括四個雙向開關(guān)。

所述的雙向開關(guān)由2個絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊以共集電極的方式反向串聯(lián)而成。

所述的IGBT模塊由一個IGBT分立器件和一個二極管并聯(lián)而成。

所述的單相矩陣變換器上設(shè)有與大地連接的接地端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)該裝置采用單相矩陣變換器，利用全控型器件(IGBT)控制電抗器，響應(yīng)時間短，調(diào)節(jié)范圍寬；

(2)由于雙向開關(guān)的開關(guān)頻率高，消弧線圈裝置的工作電流中含有極少低次諧波。因而不需要增加額外的濾波裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路原理圖；

圖2為組成單相矩陣變換器的雙向開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時本發(fā)明的實施例示意圖；

圖4為組成單相矩陣變換器的雙向開關(guān)的一種控制信號示意圖。

圖中，R和L分別表示電抗器的等效電阻和電感；S1，S2，S3及S4表示雙向開關(guān)；S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3b、S4a及S4b分別表示單向開關(guān)；A表示單相矩陣變換器的輸入端，GND表示單相矩陣變換器的接地端；T表示電力變壓器，i_w為單相矩陣變換器的輸入電流，i_o、u_o分別為單相矩陣變換器的輸出電流和輸出電壓；G1a、G1b、G2a、G2b、G3a、G3b、G4a及G4b分別表示單相開關(guān)S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3b、S4a及S4b的觸發(fā)信號；載波u_c是幅值為U_cm、頻率為f_c的三角波，參考信號u_r是頻率f_r＝50Hz、幅值為U_rm的方波。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例