一种等效电抗型动态无功发生器装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种等效电抗型动态无功发生器装置，所述动态无功发生器装置包括控制柜、功率柜和开关柜；还包括充当等效电抗器的户外变压器；所述控制柜、所述功率柜和所述开关柜依次串连接电连接；所述变压器与所述开关柜电连接，所述户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网电连接。所述控制柜中设置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网连接起来，实现对电网的动态无功补偿。
【专利说明】
一种等效电抗型动态无功发生器装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种等效电抗型动态无功发生器装置。
【背景技术】
[0002]目前，基于电压源型逆变器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。其不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。
[0003]从技术上讲，动态无功发生器较传统的无功补偿装置有如下优势:可以实现从感性到容性无功功率的宽范围连续补偿，另外还可以抑制负载不平衡所产生的负序无功电流及抑制电流突变，降低谐波等功能，动态无功发生器已经成为智能无功补偿领域的发展趋势。标准的动态无功发生器由电抗器柜、开关柜、功率柜、控制柜等组成。电抗器柜主要是通过电抗器将动态无功发生器与电网连接起来，实现能量交换，主要用于连接动态无功发生器与电网，实现能量的缓冲同时减少动态无功发生器输出电流中的开关纹波，降低共模干扰。电抗器的成本在整个无功发生器的成本中占有很大的比重，随着无功发生器选型的增大，匹配的电抗器选型和成本也将增大，导致了装置的生产成本增高，影响了产品的推广，降低了产品的市场竞争力。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制造成本低，能够有效提高系统安全性的等效电抗型动态无功发生器装置。该装置取消了传统装置中的交流电抗器，实现了一种不带电抗器的动态无功发生器。
[0005]为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案:一种等效电抗型动态无功发生器装置，所述动态无功发生器装置包括控制柜、功率柜和开关柜;还包括充当等效电抗器的户外变压器;所述控制柜、所述功率柜和所述开关柜依次串连接电连接;所述变压器与所述开关柜电连接，所述户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网电连接。
[0006]所述控制柜中设置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网连接起来，实现对电网的动态无功补偿。
[0007]所述控制柜通过所述FPGA主控制器实现对所述功率柜内的IGBT器件开通关断控制，达到动态无功输出的目的。
[0008]还包括隔离刀闸，所述隔离刀闸串接在所述户外变压器与所述开关柜之间。
[0009]还包括输出电压互感器，所述输出电压互感器设置在所述动态无功发生器装置中，且与所述开关柜电连接。
[0010]还包括并网电压互感器，所述并网电压互感器设置在所述户外变压器前端，且与电网电连接。
[0011]所述动态无功发生器装置将户外变压器前端的电压采样Us作为装置的并网电压，同时通过述动态无功发生器装置输出电压UL和户外变压器前端电压Us，实现了装置的容性、感性无功的动态输出。
[0012]本实用新型采用以上技术方案，通过将与动态无功发生器装置连接的户外变压器等效成交流电抗器，取代传统无功发生器回路中的交流电抗器，FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将动态无功发生器与电网连接起来，实现装置的并网和对电网动态无功的补偿。本实用新型主要应用于有户外变压器的现场，通过将连接动态无功发生器的户外变压器来等效成传统的交流电抗器。所述的充当等效电抗器的户外变压器，主要是利用了变压器的阻抗特性来取代传统装置中电抗器所起的作用，达到通过户外变压器来实现装置并网和对电网动态无功补偿的目的。
[0013]与传统的动态无功发生器技术相比，本实用新型可以节省掉电抗器，同时将连接设备的户外变压器也纳入到整个系统的控制和保护范围中来，节省了动态无功发生器的生产成本，同时提高了整个系统的安全性，提升了产品的竞争力，有利于产品的市场推广。
【附图说明】
[0014]图1是传统的动态无功发生器原理图；
[0015]图2是本实用新型等效电抗型无功发生器原理图；
[0016]图3是本实用新型Yd-1l型变压器电压相位示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0018]如图1所示，传统的动态无功发生器包括电抗器柜、功率柜、开关柜、传统的无功发生器主要是通过电抗器将设备和电网连接，同时传统无功发生器调节电抗器两端电压来实现对电网的无功补偿。
[0019]所述的动态无功发生器需要并入电网才能对电网进行动态无功补偿，在并网瞬间，需要保证装置的输出电压和电网的电压在相位、幅值、频率一致，这样才能实现并网无冲击。因此电抗器在抑制装置并网冲击，控制装置无功输出中起着非常重要的作用。
[0020]传统的带电抗器型动态无功发生器，通过获取电抗器前端的电压采样Us作为并网的目标电压，装置并网成功后通过调整电抗器两端的电压，来实现感性无功和容性无功的动态输出；当动态无功发生器的输出电压UL大于电抗器前端电压Us时，动态无功发生器向电网提供正的无功功率，相当于一个容性负载。当动态无功发生器输出电压UL小于电抗器前端电压Us时，动态无功发生器向系统提供负的无功功率，相当于一个感性负载。装置通过检测电抗器前端电压Us动态调整装置输出电压UL，从而实现向电网动态发送容性、感性无功的目的。
[0021]如图2所示，本实用新型提供一种等效电抗型动态无功发生器装置，所述动态无功发生器装置包括控制柜、功率柜和开关柜;还包括充当等效电抗器的户外变压器;所述控制柜、所述功率柜和所述开关柜依次串连接电连接;所述变压器与所述开关柜电连接，所述户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网电连接。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述控制柜中设置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网连接起来，实现对电网的动态无功补偿。所述控制柜通过所述FPGA主控制器实现对所述功率柜内的IGBT器件开通关断控制，达到动态无功输出的目的。
[0023]本实施例中还包括隔离刀闸，所述隔离刀闸串接在所述户外变压器与所述开关柜之间。还包括输出电压互感器，所述输出电压互感器设置在所述动态无功发生器装置中，且与所述开关柜电连接。还包括并网电压互感器，所述并网电压互感器设置在所述户外变压器前端，且与电网电连接。
[0024]所述动态无功发生器装置将户外变压器前端的电压采样Us作为装置的并网电压，同时通过述动态无功发生器装置输出电压UL和户外变压器前端电压Us，实现了装置的容性、感性无功的动态输出。
[0025]本实用新型采用以上技术方案，通过将与动态无功发生器装置连接的户外变压器等效成交流电抗器，取代传统无功发生器回路中的交流电抗器，FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将动态无功发生器与电网连接起来，实现装置的并网和对电网动态无功的补偿。本实用新型主要应用于有户外变压器的现场，通过将连接动态无功发生器的户外变压器来等效成传统的交流电抗器。所述的充当等效电抗器的户外变压器，主要是利用了变压器的阻抗特性来取代传统装置中电抗器所起的作用，达到通过户外变压器来实现装置并网和对电网动态无功补偿的目的。
[0026]为进一步详述本实用新型，现拓展说明如下:
[0027]本实施例中等效电抗型动态无功发生器装置取消了传统的电抗器，通过将与设备连接的户外变压器等效成传统的电抗器，来实现装置的并网和对电网的无功补偿。
[0028]所述将与装置连接的户外变压器等效成传统的电抗器，主要是利用变压器的阻抗来实现设备顺利并网的目的。传统的无功发生器并网参考电压是电抗器的前端电压采样，本实用新型动态无功发生器装置是以变压器的前端电压Us作为装置的并网电压，同时将变压器的各种状态信号也接入系统中，作为装置系统状态监测和系统保护的一部分。
[0029]所述的户外变压器实际应用中存在多种联结组别结构，本实用新型在实施过程中，需要根据变压器的联接组别分别计算出装置的电压相位。变压器的联结组别有多种方式，Yy联结、Yd联结等等，一般实际应用中大多是Yd-1l型的变压器，本实用新型通过列举Yd-1l的联结组别方式来具体说明一种等效电抗型无功发生器装置的并网相位计算，动态无功发生器在并网瞬间，必须保证装置输出的电压相位、幅值、频率与电网的相位、幅值、频率一致，才能实现装置顺利并网，如果不一致，则会导致并网瞬间因相位、幅值等原因出现大的冲击电流，从而损害器件，导致并网失败。
[0030]由于本实用新型取消了传统的电抗器，而采用了变压器等效传统电抗器的方式，因此需要根据变压器的联结组别方式计算出装置的并网相位，保证装置的输出电压UL经过变压器后和变压器前端电压Us的电压相位、幅值、频率一致，为了实现这一目的，需要将变压器前端的电压采样Us和变压器的组别参数进行相位计算，确定装置输出电压UL并网瞬间应该输出电压的相位、幅值、频率；
[0031]如图3所示，本实用新型列举了Yd-1l联结组别方式的变压器电压相位示意图，变压器原边电压1]1八1/￥1，变压器副边电压1]2八2/胃2，根据￥(1-11变压器的联结方式，通过变压器原边的电压Us计算出副边的电压UL的相位、幅值、频率，计算公式如下所示:
[0032]U2 = (U1-V1)/1.732
[0033]V2 = (Vl-ffl)/1.732
[0034]W2 = (ffl-Ul)/1.732
[0035]通过联结组别参数和以上公式可以计算出的变压器副边电压UL的幅值和电压相位，在并网瞬间按照U2/V2/W2的幅值和相位输出，即可实现并网无冲击电流，同时通过调整变压器前端电压Us和装置输出电压UL，可以实现对电网的容性或感性动态无功补偿。
[0036]本实用新型的保护范围不仅局限于此以上所述的实施例。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应包涵在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:所述动态无功发生器装置包括控制柜、功率柜和开关柜； 还包括充当等效电抗器的户外变压器;所述控制柜、所述功率柜和所述开关柜依次串连接电连接;所述变压器与所述开关柜电连接，所述户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网电连接。2.根据权利要求1所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:所述控制柜中设置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通过等效电抗的户外变压器将所述动态无功发生器装置与电网连接起来，实现对电网的动态无功补偿。3.根据权利要求2所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:所述控制柜通过所述FPGA主控制器实现对所述功率柜内的IGBT器件开通关断控制，达到动态无功输出的目的。4.根据权利要求1所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:还包括隔离刀闸，所述隔离刀闸串接在所述户外变压器与所述开关柜之间。5.根据权利要求1所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:还包括输出电压互感器，所述输出电压互感器设置在所述动态无功发生器装置中，且与所述开关柜电连接。6.根据权利要求1所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:还包括并网电压互感器，所述并网电压互感器设置在所述户外变压器前端，且与电网电连接。7.根据权利要求1至6任一项所述的等效电抗型动态无功发生器装置，其特征在于:所述动态无功发生器装置将户外变压器前端的电压采样Us作为装置的并网电压，同时通过述动态无功发生器装置输出电压UL和户外变压器前端电压Us，实现了装置的容性、感性无功的动态输出。
【文档编号】H02J3/18GK205724920SQ201620666520
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】韩伟, 任卫红, 杨培新
【申请人】韩伟, 大力电工襄阳股份有限公司