[發明專利]一種1140V三電平防爆無功補償裝置

在審

• 申請號: 201310265193.9
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103326377A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 姜建國;謝維宜;潘慶山;劉賀
• 申請（專利權）人: 江蘇國源電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊海軍

技術領域

本發明公開了一種1140V三電平防爆無功補償裝置，具體涉及一種三電平有源中點鉗位型變換器，屬于電力系統無功補償領域。

背景技術

隨著煤礦生產技術發展，綜采工作面裝備水平快速提升，大功率設備和裝機總容量不斷增加，1140V的綜采、挖掘設備已經較為普遍。煤礦井下的大功率設備要滿足煤礦井下特殊的工程要求，尤其是防爆和散熱要求。煤礦井下工作面各種感性負載與電源之間無功交換不斷增加，功率因數下降，導致線路和變壓器的有效輸送能力不斷下降，并且隨供電線路延伸工作面電壓波動更加明顯，同時由于變頻設備增加等原因，工作面電網諧波含量增加，供電質量進一步下降，嚴重時甚至影響正常生產。因此，在大型綜采工作面實現動態就地無功補償對于煤礦企業保證生產、穩定產量、節能降耗具有重要意義。

傳統的礦用無功補償技術主要有機械式分組投切電容器（MSC）、晶閘管分組投切電容器（TSC）兩種。由于這兩種模式采用分級固定容量補償，無法動態跟蹤負載無功變化，不適應煤礦生產裝備啟停頻繁，負荷變化大的特點，另外有觸點開關的頻繁投切電抗器和電容器容易產生電火花不利于防爆要求。目前，煤礦常見的無功補償裝置大都是660V和1140V電壓等級，而1140V電壓等級的防爆無功補償裝置（SVG）很少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的缺陷，提供一種1140V三電平防爆無功補償裝置，可適用于煤礦井下無功補償。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種1140V三電平防爆無功補償裝置，包括開關啟動模塊（3）、三電平功率模塊（4）、控制保護模塊（5），所述三電平功率模塊（4）的主電路采用三電平有源中點鉗位型功率變換器；1140V交流母線（1）接入所述開關啟動模塊（3）的輸入端，開關啟動模塊（3）的輸出端接三電平功率模塊（4）的輸入端；母線電壓傳感器（6）、母線電流傳感器（7）、三電平功率模塊（4）中采集的電流、電壓采樣信號分別傳輸到控制保護模塊（5），控制保護模塊（5）輸出的控制信號驅動三電平功率模塊（4）中的三電平有源中點鉗位型功率變換器。

作為本發明的進一步優方案，所述開關啟動（3）包括快速熔斷器、軟起接觸器、軟起電阻和主接觸器；快速熔斷器的一端接1140V交流母線（1），另一端分別和主接觸器的一端、軟起接觸器的一端相連接，軟起接觸器的另一端和軟起電阻的一端相連接，軟起電阻的另一端和主接觸器的另一端相連接作為信號輸出端。

作為本發明的進一步優方案，所述三電平功率模塊（4）還包括電流傳感器、電抗器、直流電容器、直流電壓傳感器；電流傳感器的一端作為信號輸入端，電流傳感器的另一端經過電抗器和三電平有源中點鉗位型功率變換器相連接，三電平有源中點鉗位型功率變換器的輸出端經過直流電容器和直流電壓傳感器相連接。

作為本發明的進一步優方案，所述控制保護模塊（5）包括信號處理板、DSP+FPGA控制器、IGBT驅動保護模塊、上位機組成；信號處理板采集信號，并將信號處理得到控制量，控制量傳輸至DSP+FPGA控制器，DSP+FPGA控制器輸出控制信號至IGBT控制保護模塊，IGBT控制保護模塊將控制信號進行光電隔離和功率放大，輸出IGBT驅動信號至三電平有源中點鉗位型功率變換器，同時將IGBT功率模塊的狀態反饋給DSP+FPGA控制器；DSP+FPGA控制器將系統的運行狀態參數傳輸給上位機，并接受上位機的調節指令。

作為本發明的進一步優方案，所述三電平功率模塊（4）中三電平有源中點鉗位型功率變換器的結構具體如下：包括直流電源部分和逆變部分，所述直流電源部分由第一分壓電容、第二分壓電容串聯連接構成；逆變部分電路分為三相，每相均由4個絕緣柵雙極晶體管和箝位二極管構成。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：主電路采用三電平有源中點鉗位型（ANPC）功率變換器，輸出電壓諧波小，能夠應用與高壓大功率場合，能夠提供從感性到容性的連續、平滑、動態、快速的無功功率補償，適應跟蹤沖擊負荷，能夠對諧波進行寬幅有源濾波，電壓閃變抑制能力強，具備較強的短時過載能力，無功補償能力不受母線電壓影響，采用防爆設計，適用于煤礦井下無功補償。

附圖說明

圖1是1140V?三電平防爆無功補償裝置結構圖，

其中：1.1140V交流母線、2.?1140V?三電平防爆無功補償裝置、3.開關啟動模塊、4.三電平功率模塊、5.控制保護模塊、6.母線電壓傳感器、7.母線電流傳感器。