[發明專利]具有多目標負荷控制的變流裝置

在審

• 申請號: 201310084036.8
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103326363A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 王文斌;陳家良;鄧孟華;錢軍;嚴震平;余濤;劉議華
• 申請（專利權）人: 上海儲新電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;H02J3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種交流電源變流裝置，尤其涉及一種具有多目標負荷控制的變流裝置。

背景技術

電力電子連同運行控制和計算機技術一起成為21世紀最重要的兩大技術。然而，電力電子裝置產生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術發展的重大障礙。為此國外專家提出了“用戶電力技術”的新概念。其目的就是將配電系統改造成無電壓波動、無不對稱以及無諧波的實時控制的柔性化配電網。如何有效實現諧波治理、無功補償和電壓穩定并將其安全可靠應用于電網中，各種電能質量問題的產生原因、規律、特點及其控制手段已成為當前研究與開發的熱點課題。

近年來電能質量控制技術得到了長足的進步，其中最有代表及影響的有有源電力濾波器(APF)、動態電壓調節器(DVR)、靜止無功補償器(SVG)等。

在諧波治理方面，國外從20世紀80年代就開始研制有源電力濾波器，于90年代進入實際應用，并已作為改善供電質量的一項關鍵技術，在國外已日趨成熟。僅在日本就有500多臺APF投入運行，其容量已達到60MVA。但是由于APF價格高，因此利用無源濾波器來降低有源濾波器容量的混合式濾波器將成為研究的重點和為未來發展的方向。國內APF研發遠落后于國外，除少數幾臺APF已投入工業試運行外，其它大部分尚處在研制階段。

在無功補償方面，早期采用的是同步調相機和并聯電容器。它們都能補償固定的無功功率，前者還能對變化的無功功率進行動態補償。但同步調相機的補償手段已顯陳舊，且難以維護；而對于并聯電容器，在電網中有諧波時，有可能發生并聯諧振，使諧波放大，電容器因此而燒毀的事故時有發生。而使用晶閘管的靜止無功補償器(SVC)由于SVC響應速度慢，抑制閃變難以達到50％，且其開關作用還帶來了大量的諧波。與SVC相比，采用PWM控制技術的靜止無功補償器具有動態響應速度快、補償電流不依賴于系統電壓、諧波抑制能力強、抑制電壓效果好(20％以下)以及占地面積僅為同容量SVC裝置50％的優點，而獲得了越來越廣泛的應用。從1986年至1999年，三菱至少投入了20臺容量從0.1～60MVar不等的靜止無功補償器應用在鋼鐵公司、電氣化鐵路、水電站、變電站等。但靜止無功補償器只能補償無功功率，功能略顯單一。

動態電壓調節器是目前保證對敏感負荷供電質量非常有效的串聯補償裝置，該裝置可在毫秒級內將電壓跌落補償至正常值，保證敏感負荷供電電壓不受系統電壓故障的影響。目前動態電壓調節器在消除電壓跌落、提高大型綜合性敏感工業負荷的供電質量方面有顯著的效果。但由于動態電壓調節器只在電壓跌落時才提供負荷滿足正常電壓所需的功率消耗，雖然可以解決電壓凹陷問題，其效率比較高，但其費用比較高，結構比較復雜，所以推廣起來有一定的難度。

由上可見，現有的設備(APF、DVR、SVG)只能針對電能質量的某項技術指標進行優化，無法實現多目標控制，功能相對單一，而將三者功能簡單的疊加不僅因成本太高而導致推廣受限，還將會因設備之間的相互影響而影響單個設備的正常運行。因此有必要提供具有多目標負荷控制的變流裝置，在保證設備性能的基礎上，實現了多目標控制，具有功能齊全、成本可控、安裝方便、運行維護簡單等特點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有多目標負荷控制的變流裝置，具有諧波消除、無功補償和電壓穩定的多目標負荷控制功能，適用于配電網節能技改，能夠有效改善電能質量，降低電網損耗。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有多目標負荷控制的變流裝置，包括兩個三相變流器，其中，一個三相變流器通過耦合變壓器串聯到交流線路上作為電壓補償單元，另一個三相變流器通過電感連接到交流線路上作為電流補償單元，所述兩個三相變流器通過直流電容連接到公共直流母線上。

上述的具有多目標負荷控制的變流裝置，其中，所述三相變流器為三組橋臂六個開關管構成的逆變器，每組橋臂包括兩個串聯在一起的開關管，每組橋臂中間通過電感L和交流線路相連，所述電感L和并聯在橋臂兩端的電容C構成無源濾波器。

上述的具有多目標負荷控制的變流裝置，其中，所述交流線路的輸出電壓通過三相交流電壓采集電路和DSP控制器相連，所述公共直流母線的輸出電壓通過直流電壓采集電路和DSP控制器相連；所述DSP控制器產生PWM觸發脈沖，經緩沖驅動申路放大后去控制開關管的導通和關斷。

上述的具有多目標負荷控制的變流裝置，其中，所述DSP控制器檢測到過壓、過流或過載信號后發出封鎖脈沖關斷開關管。