专利名称：一种变压器隔离型静止无功发生装置的主电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，属于电气自动化设备领域。
背景技术：
无功发生装置是提高特定用电负荷功率因数、补偿负载电流不平衡、抑制供电电压闪变、提高电网电压稳定性的有效方法。传统的无功补偿装置是采用机械开关投切电容器或电抗器、或采用晶闸管投切电容器或控制电抗器的方法来补偿无功功率。这些传统的补偿方法具有动态响应速度慢、连续可控性差、启动冲击大、电流谐波含量大的缺点。
新型静止无功发生装置采用电压源逆变器实现，原理类似调相机，具有动态响应速度快、起动无冲击、调节连续、占地面积小、电流谐波含量小等优点，是动态无功补偿装置的发展方向。目前常见的新型无功发生装置主电路一般采用变压器多重化电压源逆变器或链式逆变器实现，变压器多重化电压源逆变器具有占地面积大的缺点，而链式逆变器具有成本高的缺点。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而提供一种变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，使得静止无功发生装置的占地面积更小、成本更低，且可以适应任意系统电压，输出无功功率可以分相进行控制。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是包括N个A相全桥电压源逆变桥、N个B相全桥电压源逆变桥、N个C相全桥电压源逆变桥、三相多绕组隔离变压器，所述N个A相全桥电压源逆变桥、N个B相全桥电压源逆变桥、N个C相全桥电压源逆变桥均为单相全桥电压源逆变桥，每个单相全桥电压源逆变桥的对应输入端并联，每个单相全桥电压源逆变桥的输入端并联有直流电容器，每个单相全桥电压源逆变桥的输出端经电抗器接到三相多绕组隔离变压器的逆变侧绕组；三相多绕组隔离变压器每相由一个输出侧绕组和N个逆变侧绕组组成，三相输出侧绕组连接成星形或三角形接法后作为逆变器的三相交流输出接到系统电压源，N为正整数。
上述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路中，所述单相全桥电压源逆变桥采用标准的单相两电平电压源逆变桥或单相三电平电压源逆变桥。
上述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路中，所述的三相多绕组隔离变压器采用三铁心柱或五铁心柱结构。
上述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路中，所述的电抗器可以由三相多绕组隔离变压器的各逆变侧绕组的漏电抗替代。
本实用新型的优点本变压器隔离型静止无功发生装置的主电路具有适应任意电压等级的能力，只需改变变压器变比即可；另外，它避免了普通变压器多重化逆变器需要多台变压器的缺点，减小了占地面积，且输出的无功功率可以分相控制，可实现负载不平衡的补偿。
图1为本实用新型采用单相两电平电压源逆变桥时的电路原理图。
图2为本实用新型采用单相三电平电压源逆变桥时的电路原理图。
图3为本实用新型采用的标准的两电平电压源逆变桥电路原理图。
图4为本实用新型采用的标准的三电平电压源逆变桥电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的电路实施例结构和工作原理作进一步的说明。
本实用新型采用单相两电平电压源逆变桥时的装置构成实施例如图1所示，图1中的CA1-CAN、CB1-CBN、CC1-CCN分别为形成直流电压源的直流电容器，直流电容器组正极和负极之间可以如图1中所示的并联连接，也可以根据需要相互间独立不并联在一起。LA1-LAN、LB1-LBN、LC1-LCN为抑制逆变输出电流的连接电抗器，这些电抗器可由三相多绕组隔离变压器的各逆变侧绕组的漏抗替代。TR为将各逆变桥输出电压、电流耦合成总的逆变输出电压和电流的三相多绕组隔离变压器，该三相多绕组隔离变压器每相由一个输出侧绕组和N个逆变侧绕组组成，三相输出侧绕组连接成星形或三角形接法后作为逆变器的三相交流输出，三相逆变侧的每一个绕组串联一个所述的连接电抗器后接到一个单相全桥电压源逆变桥的交流输出端。该三相多绕组隔离变压器可根据具体应用时的电气特性采用三铁心柱或五铁心柱结构。控制与保护器采集系统三相电压、被补偿负载三相电流、装置输出三相电流、装置直流电容电压、装置电压源逆变桥输出电流，通过控制算法，形成装置控制脉冲信号及保护功能，从而达到负载武功补偿目标。图1中的单相两电平电压源逆变桥采用图3中标准的单相两电平电压源逆变桥。标准的单相两电平电压源逆变桥由四只功率半导体开关器件(如IGBT、IGCT、IEGT等)及四只功率二极管组成，每只功率半导体开关器件和一只功率二极管反向并联连接，这种逆变桥通过开关器件的开通/关断组合可以将直流电压(DC+/DC-)变换成三电平交流电压输出(AC1/AC2)(相电压为两电平)。
本实用新型采用单相三电平电压源逆变桥时的装置构成实施例如图2所示，图2中的CA1+/CA1--CAN+/CAN-、CB1+/CB1--CBN+/CBN-、CC1+/CC1--CCN+/CCN-分别为形成直流电压源的直流电容器组，直流电容器组正极、零极和负极之间可以如图2中所示的并联连接，也可以根据需要相互间独立不并联在一起。LA1-LAN、LB1-LBN、LC1-LCN为抑制逆变输出电流的连接电抗器，这些电抗器可由三相多绕组隔离变压器的各逆变侧绕组的漏抗替代。TR为将各逆变桥输出电压、电流耦合成总的逆变输出电压和电流的三相多绕组隔离变压器，该三相多绕组隔离变压器每相由一个输出侧绕组和N个逆变侧绕组组成，三相输出侧绕组连接成星形或三角形接法后作为逆变器的三相交流输出，三相逆变侧的每一个绕组串联一个所述的连接电抗器后接到一个单相全桥电压源逆变桥的交流输出端。该三相多绕组隔离变压器可根据具体应用时的电气特性采用三铁心柱或五铁心柱结构。控制与保护器采集系统三相电压、被补偿负载三相电流、装置输出三相电流、装置直流电容电压、装置电压源逆变桥输出电流，通过控制算法，形成装置控制脉冲信号及保护功能，从而达到负载武功补偿目标。图2中的单相三电平电压源逆变桥采用图4中标准的单相三电平电压源逆变桥。标准的单相三电平电压源逆变桥由八只功率半导体开关器件(如IGBT、IGCT、IEGT等)及十二只功率二极管组成，每只功率半导体开关器件和一只功率二极管反向并联连接，另外四只功率二极管起到箝位二极管的作用，这种逆变桥通过开关器件的开通/关断组合可以将直流电压(DC+/DCO/DC-)变换成五电平交流电压输出(AC1/AC2)(相电压为三电平)。
当本实用新型采用不同的功率半导体开关器件时，需要配置相应标准的开通过电流和关断过电压吸收电路或箝位电路。
权利要求1.一种变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，其特征在于包括N个A相全桥电压源逆变桥、N个B相全桥电压源逆变桥、N个C相全桥电压源逆变桥、三相多绕组隔离变压器，所述N个A相全桥电压源逆变桥、N个B相全桥电压源逆变桥、N个C相全桥电压源逆变桥均为单相全桥电压源逆变桥，每个单相全桥电压源逆变桥的对应输入端并联，每个单相全桥电压源逆变桥的输入端并联有直流电容器，每个单相全桥电压源逆变桥的输出端经电抗器接到三相多绕组隔离变压器的逆变侧绕组；三相多绕组隔离变压器每相由一个输出侧绕组和N个逆变侧绕组组成，三相输出侧绕组连接成星形或三角形接法后作为逆变器的三相交流输出接到系统电压源，N为正整数。
2.根据权利要求1所述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，其特征在于所述的单相全桥电压源逆变桥采用标准的单相两电平电压源逆变桥或单相三电平电压源逆变桥。
3.根据权利要求1所述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，其特征在于所述的三相多绕组隔离变压器采用三铁心柱或五铁心柱结构。
4.根据权利要求1所述的变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，其特征在于所述的电抗器可以由三相多绕组隔离变压器的各逆变侧绕组的漏电抗替代。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器隔离型静止无功发生装置的主电路，包括N个A相全桥电压源逆变桥、N个B相全桥电压源逆变桥、N个C相全桥电压源逆变桥、三相多绕组隔离变压器，每个单相全桥电压源逆变桥的输入端并联有直流电容器，每个单相全桥电压源逆变桥的输出端经电抗器接到三相多绕组隔离变压器的逆变侧绕组；三相多绕组隔离变压器每相由一个输出侧绕组和N个逆变侧绕组组成，三相输出侧绕组连接成星形或三角形接法后作为逆变器的三相交流输出接到系统电压源。采用本主电路的无功发生装置具有占地面积更小、成本更低的优点，且可以适应任意系统电压，输出无功功率可以分相进行控制。
文档编号G05F1/70GK2798390SQ200520050489
公开日2006年7月19日 申请日期2005年3月16日 优先权日2005年3月16日
发明者刘文辉, 刘文华 申请人:刘文辉, 刘文华