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一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器及其控制方法

文檔序號(hào):7293826閱讀:133來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種三相級(jí)聯(lián)型變換器,具體是一種大功率三相高壓級(jí)聯(lián)型功率混合補(bǔ)償器及其控制方法。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)化規(guī)模的擴(kuò)大及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,一方面,國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)電氣化程度的日益提高,各種復(fù)雜的、精密的、對(duì)電源特性變化敏感的新型高科技用戶(hù)設(shè)備的不斷增加,人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高;另一方面,配電網(wǎng)中快速?zèng)_擊型負(fù)荷(如電弧爐、軋機(jī)、絞車(chē)等)、大容量電力電子非線性負(fù)荷的急劇增加,引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變、三相供電不平衡和電壓電流波形畸變等,造成電網(wǎng)電能質(zhì)量的嚴(yán)重惡化。因此,改善和提高電網(wǎng)電能質(zhì)量,已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切要求。配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理補(bǔ)償裝置種類(lèi)眾多,低壓常用的有LC無(wú)源濾波器、低壓有源濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器及配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器。其中,LC無(wú)源濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器及配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器主要用來(lái)補(bǔ)償無(wú)功,低壓有源濾波器主要用來(lái)補(bǔ)償高次諧波。在高壓補(bǔ)償方面,對(duì)裝置的要求較高,目前的功率補(bǔ)償器主要有高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器,混合型有源電力濾波器及級(jí)聯(lián)型多電平功率補(bǔ)償器。高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償性能不佳,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波?;旌闲陀性措娏V波器雖然可以進(jìn)行高壓補(bǔ)償,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性不高,無(wú)功補(bǔ)償性能不佳。目前,最通用的高壓功率補(bǔ)償裝置是高壓級(jí)聯(lián)型多電平功率補(bǔ)償器,是將多個(gè)H橋單元串聯(lián)組成,通過(guò)采用級(jí)聯(lián)型多電平PWM調(diào)制技術(shù),將多個(gè)低壓的功率單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓輸出,可適用于任何等級(jí)的電壓。同時(shí),在某個(gè)功率單元出現(xiàn)故障時(shí),可自動(dòng)退出系統(tǒng),而其余的功率單元可繼續(xù)保持運(yùn)行,減少停機(jī)所造成的損失。高壓級(jí)聯(lián)型多電平功率補(bǔ)償器具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、補(bǔ)償范圍寬、輸出諧波小、系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為高壓系統(tǒng)中電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置發(fā)展的方向。但是,目前由于電力電子器件的限制,該種結(jié)構(gòu)采用的是大功率開(kāi)關(guān)器件,其開(kāi)關(guān)頻率低(3.3kV的功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率一般低于2kHz, 4-6kV的功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率一般低于1kHz),只能補(bǔ)償基波無(wú)功電流,無(wú)法有效對(duì)高次諧波電流進(jìn)行有效補(bǔ)償。參見(jiàn)

圖1,為傳統(tǒng)的高壓級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功補(bǔ)償器。高壓級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功補(bǔ)償器采用單相H橋結(jié)構(gòu)作為級(jí)聯(lián)單元,級(jí)聯(lián)單元在交流端直接串聯(lián),再經(jīng)連接電抗器與電網(wǎng)相連。高壓級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功補(bǔ)償器通過(guò)采用多電平PWM調(diào)制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制補(bǔ)償器輸出電流,發(fā)出可控的無(wú)功電流。自勵(lì)型高壓級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功補(bǔ)償器可通過(guò)控制并網(wǎng)電流來(lái)維持直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定,不需要外接直流電壓源,節(jié)省硬件投入,克服了級(jí)聯(lián)型變流器需要配置多個(gè)獨(dú)立電壓源的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器及其控制方法,有效結(jié)合高壓級(jí)聯(lián)型無(wú)功補(bǔ)償器和低壓有源濾波器的補(bǔ)償能力,實(shí)現(xiàn)無(wú)功和諧波的綜合補(bǔ)償。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器,包括Y型連接的三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器,所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器每相由若干個(gè)級(jí)聯(lián)單元串聯(lián)組成,所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器通過(guò)三個(gè)輸入濾波電感與三相電網(wǎng)連接;其特征在于,所述三個(gè)輸入濾波電感各與一個(gè)單相有源濾波器并聯(lián);所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的每一相并聯(lián)有一個(gè)LC單調(diào)諧濾波器。所述單相有源濾波器包括H橋逆變器和隔離變壓器,所述H橋逆變器通過(guò)一個(gè)濾波電感與所述隔離變壓器連接。所述級(jí)聯(lián)單元采用單相H橋逆變器。一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器的控制方法,該方法包括三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的控制方法和單相有源濾波器的控制方法:所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的控制方法為:I)分別檢測(cè)三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器A,B, C三相級(jí)聯(lián)單元直流側(cè)電容電壓的
平均值 Uavex,xe [a,b,c],其中
權(quán)利要求
1.一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器,包括Y型連接的三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器,所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器每相由若干個(gè)級(jí)聯(lián)單元串聯(lián)組成,所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器通過(guò)三個(gè)輸入濾波電感與三相電網(wǎng)連接;其特征在于,所述三個(gè)輸入濾波電感各與一個(gè)單相有源濾波器并聯(lián);所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的每一相并聯(lián)有一個(gè)LC單調(diào)諧濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器,其特征在于,所述單相有源濾波器包括H橋逆變器和隔離變壓器,所述H橋逆變器通過(guò)一個(gè)濾波電感與所述隔離變壓器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器,其特征在于,所述級(jí)聯(lián)單元采用單相H橋逆變器。
4.一種權(quán)利要求1至3之一所述的三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器的控制方法,其特征在于,該方法包括三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的控制方法和單相有源濾波器的控制方法: 所述三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器的控制方法為: 1)分別檢測(cè)三相高壓級(jí)聯(lián)型PWM變流器A,B,C三相級(jí)聯(lián)單元直流側(cè)電容電壓的平均值 Uavex, X e [a, b, c],其中
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器的控制方法,其特征在于,所述步驟5)中,實(shí)際調(diào)制波信號(hào)的計(jì)算過(guò)程為: 1)將檢測(cè)到的各相級(jí)聯(lián)單元直流側(cè)電容電壓平均值Uara,Xe [a, b, c]分別與各相內(nèi)第η個(gè)級(jí)聯(lián)單元直流側(cè)電容電壓udxn,X e [a, b, c]相減,然后進(jìn)行P調(diào)節(jié),經(jīng)P調(diào)節(jié)后的值與各相的輸出電流idx, X ^ [a, b, c]相乘,得到第η個(gè)級(jí)聯(lián)單元的直流側(cè)電容電壓調(diào)節(jié)指令Δ uxn, X e [a, b, c]; 2)將Auxn,X e [a, b, c]疊加到各相的調(diào)制波信號(hào)ux,X e [a, b, c]上,得到各相第η個(gè)級(jí)聯(lián)單元的實(shí)際調(diào)制波信號(hào)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器及其控制方法,為了補(bǔ)償高次諧波電流,在三相高壓級(jí)聯(lián)型混合功率補(bǔ)償器的輸入濾波電感上并聯(lián)一個(gè)單相有源濾波器,由于級(jí)聯(lián)型多電平PWM變流器承擔(dān)大部分的基波電壓,濾波電感上的基波電壓很小,故有源濾波器可以采用低壓高頻開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)高次諧波電流的補(bǔ)償;同時(shí)在級(jí)聯(lián)型多電平PWM變流器上并聯(lián)一個(gè)LC單調(diào)諧濾波器,為高次諧波電流提供低阻抗通道,提高有源濾波器的諧波補(bǔ)償能力。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功和諧波的綜合補(bǔ)償,大大提高了高壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/18GK103151783SQ20131012085
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者馬伏軍, 畢然 申請(qǐng)人:馬伏軍
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