[發明專利]一種新型高壓動態無功補償裝置

在審

• 申請號: 201610714043.5
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107785910A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 申茂軍
• 申請（專利權）人: 申茂軍
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

發明屬于無功補償領域，尤其涉及一種具有功率融通功能的新型高壓動態無功補償裝置。

背景技術

級聯型靜止無功發生器（Static Var Generator, SVG）通過功率模塊串聯，容易實現高壓、大容量化，非常適合中、高壓等級應用，是目前發展較快的一種高壓動態無功補償裝置，已經廣泛應用在電力系統、工業輸配電領域。在一些工業場合，變電所采用分段母線供電方式，為實現變電所的無功補償，常采取在兩段母線各配置一套 SVG 的方式，單套 SVG 以各自母線電壓或無功作為控制目標，實現無功補償。變電所兩段母線的負荷 - 時間分布特性會有差異，但負荷不能在兩段母線之間靈活分配，從而經常出現兩臺變壓器一臺過載、另一臺輕載或空載的現象。在這類應用場合，SVG 只輸出無功功率，不能進行有功調節。若使 SVG 具備有功融通功能，則可充分利用 SVG 的設備容量，對兩段母線的有功進行調節，從而優化變壓器的運行。

級聯型 SVG 由直流儲能電容器和級聯型 H 橋組成。由于其每個 H 橋功率單元的直流儲能電容器是懸浮的，不具備有功融通能力，為使 SVG 具備有功融通功能，其主電路需采用具備有功融通能力的電力電子拓撲結構。目前，應用于 10 k V 電網的三相統一電能質量控制器，主電路每相由1 臺單相多繞組變壓器和 4 組背靠背 H橋功率單元組成，其中裝置串聯側采用 4 級 H 橋功率單元級聯方式，并聯側采用單相多繞組隔離變壓器連接H 橋變流器方式。背靠背功率單元均為單相全橋結構，裝置直流環節的電容電壓中存在基波二倍頻脈動分量，因此需采用容量較大的直流儲能電容器進行吸收。由于采用四重化拓撲結構，裝置存在入網電流波形質量較差的問題。還有一種能量回饋型多單元串聯高壓變頻器，其主電路由三相隔離變壓器和能量回饋功率單元組成。其中，隔離變壓器的二次繞組為單相，其兩端抽頭直接與功率單元相連；功率單元整流側采用單相全橋整流器，逆變側采用級聯 H 橋結構。由于整流側和逆變側均為單相H 橋結構，裝置直流側需采用容量較大的直流儲能電容器。

發明內容

本發明就是針對上述問題，設計了一種具有功率融通功能的新型高壓動態無功補償裝置，該裝置主電路拓撲結構與四象限級聯型高壓變頻器類似，主要包括輸入移相變壓器、連接電抗器和功率單元3大部分，可看作級聯型SVG 與移相變壓器多重化結構 SVG 的組合，兩者背靠背連接，通過四象限功率單元中間直流環節實現有功功率傳遞。

本發明采用的技術方案是，一種新型高壓動態無功補償裝置，包括輸入移相變壓器、連接電抗器、四象限功率單元。所述的輸入移相變壓器，一次側輸入6 k V或 10 k V 高壓；二次側由多個低壓繞組組成，各繞組依次錯開一定角度，以實現網側電流的多重化，可有效消除裝置對電網的諧波污染。

所述的連接電抗器，用來限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊;對諧波起濾波作用，以抑制電網電壓波形畸變。

所述的四象限功率單元，由輸入電抗器、三相PWM 整流器、支撐電容器和H 橋逆變器等組成，并根據功率單元的電路和散熱要求，采用模塊化、標準化和系列化的設計理念，將整流、逆變部分等集成為一個模塊。

本發明的有益效果是，該新型高壓動態無功補償裝置，不僅能補償無功，還具備有功融通能力，實現兩段母線之間的有功融通，對負載率過高的變壓器，可以利用另一臺變壓器承擔部分功率，從而降低變壓器的負載率，優化變壓器的運行。還能夠當母線出現供電故障，通過功率融通型 SVG 為該段母線的負荷短時供電，配合母聯斷路器的使用，實現母線不間斷供電，提高系統供電可靠性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。 圖 1 是本發明的原理圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明的新型高壓動態無功補償裝置，包括輸入移相變壓器、連接電抗器、四象限功率單元。

所述的輸入移相變壓器，一次側輸入6 k V或 10 k V 高壓；二次側由多個低壓繞組組成，各繞組依次錯開一定角度，以實現網側電流的多重化，可有效消除裝置對電網的諧波污染。該裝置的移相變壓器多重化結構 SVG 采用電壓空間矢量脈寬調制方法，結合移相變壓器的使用，使得裝置輸出電流波形質量大為改善。由于直流電壓失衡是造成級聯型 SVG 運行不穩定的重要原因之一，因此該裝置采用每個功率單元的直流側電壓由整流側維持穩定的方式，與現有級聯型SVG 相比，裝置直流電壓均衡效果更好，從而可提高裝置的運行穩定性。