专利名称：一种高压动态无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压动态无功补偿装置。
背景技术：
针对高压动态无功补偿装置中因直挂高电压和功率器件耐压限度问题而普遍采用级联型电路拓扑，该电路拓扑有多个直流母线端，每个直流母线端都需要独立的电源供电，这将导致系统结构复杂，增加系统成本。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是现有的高压动态无功补偿装置中采用的级联型电路拓扑系统结构复杂，系统成本高。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种高压动态无功补偿装置，包括信号检测单元、控制中心、信号驱动单元、功率电路；控制中心的输入端与信号检测单元输出端连接，信号驱动单元的输入端与控制中心输出端连接，功率电路的输入端与信号驱动单元连接，所述功率电路采用四桥臂拓扑电路，包括三个二极管型桥臂和第四桥臂，设有η电平电压输出，η为大于等于4的整数，所述二极管型桥臂为现有二极管型变换器方式进行Pwm控制，所 述第四桥臂包括:1) 2n-3个电容器，其中n_l个为直流母线电容，n_2个为箝位电容；2) 2n-2个箝位开关管，每个开关管均为带反并箝位二极管的有源开关管；
3)2n-2个箝位二极管；n-l个直流母线电容依次串联构成一条直流母线电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个直流母线电容的正极和最后一个直流母线电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计η个连接点，η个连接点顺序编号,起始连接点为I,终端连接点为η ；2η~2个箝位二极管依次串联构成一条箝位开关管链路，前一个箝位开关管的发射极连接后一个箝位开关管的集电极，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管的集电极和最后一个箝位开关管的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2η-1个连接点，起始连接点为1，终端连接点为2η-1 ;箝位电容依次串联构成一条箝位电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个箝位电容的正极和最后一个箝位电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位电容链路共计η-1个连接点，n-1个连接点顺序编号，起始连接点为1，终端连接点为n-1 ;箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和箝位电容链路中的连接点按编号升序依次连接，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和直流母线电容的连接点按编号升序依次连接。二极管型变换器为现有结构，现有技术中二极管型结构只能通过级联型来实现功能，无法扩展到多电平，采用第四桥臂来配合，才有了扩展到多电平的可能性。本实用新型的优点是:在高压动态无功补偿装置中采用新型电路拓扑结构解决了功率器件耐压和直流端电容平衡问题，省掉了普遍采用级联型电路拓扑用的多个独立电源部分，简化了系统结构，节省了系统成本。
图1是本实用新型的功率电路示意图。图2是现有的级联型电路拓扑电路不意图。图3是5电平时第四桥臂电路示意图(情况一)。图4是5电平时第四桥臂电路示意图(情况二)。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，高压动态无功补偿装置，包括信号检测单元、控制中心、信号驱动单元、功率电路；控制中心的输入端与信号检测单元输出端连接，信号驱动单元的输入端与控制中心输出端连接，功率电路的输入端与信号驱动单元连接，所述功率电路采用四桥臂拓扑电路，包括三个二极管型桥臂和第四桥臂，设有η电平电压输出，η为大于等于4的整数，所述二极管型桥臂为现有二极管型变换器方式进行Pwm控制，所述第四桥臂包括:1) 2n-3个电容器，其中η-1个为直流母线电容，n-2个为箝位电容；2) 2n_2个箝位开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管；3) 2n-2个箝位二极管；n-l个直流母线电容依次串联构成一条直流母线电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个直流母线电容的正极和最后一个直流母线电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计η个连接点，η个连接点顺序编号,起始连接点为1，终端连接点为η ；2η-2个箝位二极管依次串联构成一条箝位开关管链路，前一个箝位开关管的发射极连接后一个箝位开关管的集电极，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管的集电极和最后一个箝位开关管的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2η-1个连接点，起始连接点为1，终端连接点为2η-1 ;箝位电容依次串联构成一条箝位电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个箝位电容的正极和·最后一个箝位电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位电容链路共计η-1个连接点，η-1个连接点顺序编号，起始连接点为1，终端连接点为n-1 ;箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和箝位电容链路中的连接点按编号升序依次连接，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和直流母线电容的连接点按编号升序依次连接。如图2所示，目前用在高压动态无功补偿装置中的级联型电路拓扑，有若干个需要独立供电的直流端。如图3-4所示，以五电平为例，D1-D36为箝位二极管，Scll/Dcll_Scl8/Dcl8为辅助箝位开关，用于实现直流端电容平衡，C1-C4为直流母线电容，C5-C7为箝位电容。三个二极管型桥臂以传统二极管型变换器方式进行PWM控制，第四桥臂的工作可以独立控制。箝位分两种情况:当箝位开关Sell、Scl3、Scl5、Scl7导通时，直流端电容Cl、C2、C3分别与箝位电容 C5、C6、C7 相并联，此时有 Ucl = Uc5, Uc2 = Uc6, Uc3 = Uc7 ；当箝位开关Scl2、Scl4、Scl6、Scl7导通时，直流端电容C2、C3、C4分别与箝位电容 C5、C6、C7 相并联，此时有 Uc2 = Uc5, Uc3 = Uc6, Uc4 = Uc7 ；[0017]综合两种情况，可见，Uc5、Uc6和Uc7起的是中介作用，通过它们联系Ucl、Uc2和Uc3, Uc4最终实现了 Ucl = Uc2 = Uc3 = Uc4 = Uc5 = Uc6 = Uc7。两种箝位方式以辅助箝位管的开关频率交替出现，实现了电容电压的动态平衡，开关频率越高，电压平衡效果越好，从而整个系统的箝位效果更·好。
权利要求1.一种高压动态无功补偿装置，包括信号检测单元、控制中心、信号驱动单元、功率电路；控制中心的输入端与信号检测单元输出端连接，信号驱动单元的输入端与控制中心输出端连接，功率电路的输入端与信号驱动单元连接，其特征是，所述功率电路采用四桥臂拓扑电路，包括三个二极管型桥臂和第四桥臂，设有η电平电压输出，η为大于等于4的整数，所述二极管型桥臂为现有二极管型变换器方式进行pwm控制，所述第四桥臂包括: 1)2n-3个电容器，其中η-1个为直流母线电容，n_2个为箝位电容； 2)2n-2个箝位开关管，每个开关管均为带反并箝位二极管的有源开关管； 3)2n-2个箝位二极管； n-1个直流母线电容依次串联构成一条直流母线电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个直流母线电容的正极和最后一个直流母线电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计η个连接点，η个连接点顺序编号，起始连接点为1，终端连接点为η ； 2η-2个箝位二极管依次串联构成一条箝位开关管链路，前一个箝位开关管的发射极连接后一个箝位开关管的集电极，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管的集电极和最后一个箝 位开关管的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2η-1个连接点，起始连接点为I，终端连接点为2η-1 ； 箝位电容依次串联构成一条箝位电容链路，前一个电容的负极连接后一个电容的正极，连接处构成一个连接点，第一个箝位电容的正极和最后一个箝位电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位电容链路共计η-1个连接点，η-1个连接点顺序编号,起始连接点为1，终端连接点为η-1 ； 箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和箝位电容链路中的连接点按编号升序依次连接，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和直流母线电容的连接点按编号升序依次连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高压动态无功补偿装置，包括信号检测单元、控制中心、信号驱动单元、功率电路；控制中心的输入端与信号检测单元输出端连接，信号驱动单元的输入端与控制中心输出端连接，功率电路的输入端与信号驱动单元连接，所述功率电路采用四桥臂拓扑电路，包括三个二极管型桥臂和第四桥臂，设有n电平电压输出，n为大于等于4的整数。本实用新型在高压动态无功补偿装置中采用新型电路拓扑结构解决了功率器件耐压和直流端电容平衡问题，省掉了普遍采用级联型电路拓扑用的多个独立电源部分，简化了系统结构，节省了系统成本。
文档编号H02M7/49GK203103966SQ20122072749
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者王小峰, 蔡鹏 申请人:江苏博纬新能源科技有限公司