静态同步补偿装置的制造方法_2

文档序号:9996649阅读:来源:国知局
逆变模块和变换模块的具体结构进行详细说明。
[0020]参见图3,为逆变模块21中H桥逆变器的电路示意图,H桥逆变器包括第一 H桥HBI1、直流电容C。和交流滤波电感L f,第一 H桥HBII包括4个开关晶体管和4个二极管,4个开关晶体管分别为第一开关晶体管Tl、第二开关晶体管T2、第三开关晶体管T3和第四开关晶体管T4,4个二极管分别为第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4,在每一个开关晶体管的集电极和发射极之间都并接一个二极管,该二极管的阳极和与其并接的开关晶体管的发射极连接,该二极管的阴极和与其并接的开关晶体管的集电极连接,例如当第一开关晶体管Tl与第一二极管Dl并接时,第一二极管Dl的阳极连接第一开关晶体管Tl的发射极连接,第一二极管Dl的阴极则连接第一开关晶体管Tl的集电极;在第一 H桥HBIl中,第一开关晶体管Tl的发射极分别连接第二开关晶体管T2的集电极和交流滤波电感Lf的一端,交流滤波电感L f的另一端连接配电网相线,第一开关晶体管Tl的集电极分别连接第三开关晶体管T3的集电极和直流电容C。的一端;第二开关晶体管T2的发射极分别连接第四开关晶体管T4的发射极和直流电容C。的另一端;第三开关晶体管T3的发射极分别连接第四开关晶体管T4的集电极和配电网中性线。H桥逆变器的主要作用是用于检测配电网的无功电流,通过控制H桥逆变器中桥臂的通断,使H桥逆变器输出与配电网的无功电流大小相等的无功电流,经交流滤波电感Lf滤除H桥逆变器输出的无功电流中的高次谐波电流后,向配电网输入无功电流,从而补偿配电网的无功功率。
[0021]参见图4,为变换模块22中DC/DC全桥变换器的电路示意图,DC/DC全桥变换器包括第二 H桥HBI2、高频变压器HFT、电感L及第三H桥HBI3,其中,第二 H桥HBI2包括4个开关晶体管和4个二极管,4个开关晶体管分别为第五开关晶体管T5、第六开关晶体管T6、第七开关晶体管T7和第八开关晶体管T8,4个二极管分别为第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第八二极管D8,在每一个开关晶体管的集电极和发射极之间都并接一个二极管,该二极管的阳极和与其并接的开关晶体管的发射极连接,该二极管的阴极和与其并接的开关晶体管的集电极连接,例如当第五开关晶体管Τ5与第五二极管D5并接时,第五二极管D5的阳极连接第五开关晶体管T5的发射极连接,第五二极管D5的阴极则连接第五开关晶体管T5的集电极;第五开关晶体管T5的发射极分别连接第六开关晶体管T6的集电极和高频变压器HFT高压侧的一端,第五开关晶体管T5的集电极分别连接第七开关晶体管T7的集电极和第一开关晶体管Tl的集电极;第六开关晶体管T6的发射极分别连接第八开关晶体管T8的发射极和第二开关晶体管T2的发射极;第七开关晶体管T7的发射极分别连接第八开关晶体管T8的集电极和高频变压器高压侧的另一端HFT。
[0022]类似地,第三H桥HBI3包括4个开关晶体管和4个二极管,4个所述开关晶体管分别为第九开关晶体管T9、第十开关晶体管T10、第十一开关晶体管Tll和第十二开关晶体管T12,4个二极管分别为第九二极管D9、第十二极管D10、第^^一二极管Dll和第十二二极管D12,在每一个开关晶体管的集电极和发射极之间都并接一个二极管,该二极管的阳极和与其并接的开关晶体管的发射极连接,该二极管的阴极和与其并接的开关晶体管的集电极连接,例如当第九开关晶体管T9与第九二极管D9并接时,第九二极管D9的阳极连接第九开关晶体管T9的发射极连接,第九二极管D9的阴极则连接第九开关晶体管T9的集电极;第九开关晶体管T9的发射极分别连接第十开关晶体管TlO的集电极和电感L的一端,电感L的另一端连接高频变压器HFT低压侧的一端,第九开关晶体管T9的集电极分别连接第十一开关晶体管Tll的集电极和充放电模块的一端;第十开关晶体管TlO的发射极分别连接第十二开关晶体管T12的发射极和充放电模块的另一端;第十一开关晶体管Tll的发射极分别连接第十二开关晶体管T12的集电极和高频变压器低压侧HFT的另一端。
[0023]在如图4所示的DC/DC全桥变换器中,在高频变压器HFT的两端各有一个电压反馈式的全桥式变换单元,可以通过改变变换单元之间的驱动控制相角差来控制配电网与公共直流母线电容之间的能量流动,由于采用该控制类型的变换器中一般没有大的迟滞延时无源元件,因此变换器的动态响应较快,同时由于变换器为升降压操作单元,其滤波元件少,因此DC/DC全桥变换器同时也属于一种简单的一阶稳定系统。DC/DC全桥变换器对直流电压进行电压升降变换后对充放电模块进行充放电,与充放电模块一起对配电网的不平衡负荷进行补偿的同时,提高了静态同步补偿装置的稳定性。
[0024]在另一个实施例中,第一 H桥、第二 H桥及第三H桥中的每一个开关晶体管均为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT),IGBT是由绝缘栅型场效应管和双极型晶体管组成的一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼具有金属氧化物半导体场效应晶体管的通/断速度快、输入阻抗高、驱动功率小、驱动电路简单和双极型晶体管的电流容量大、阻断电压高、通态压降低等诸多优点。图5所示为静态同步补偿装置的电路示意图,在本实施例中,主要包括桥逆变器,其包括第一 H桥HBI1、直流电容Cc和交流滤波电感Lf,第一 H桥HBII的直流侧并接直流电容C。,第一 H桥HBII的交流侧的一端经交流滤波电感Lf连接配电网相线,第一 H桥HBIl的交流侧的另一端连接配电网中性线N ;DC/DC全桥变换器,其包括第二 H桥HBI2、高频变压器HFT、电感L及第三H桥HBI3,第二H桥HBI2的直流侧并接直流电容C。,第二 H桥HBI2的交流侧连接高频变压器HFT的高压侧,高频变压器HFT的低压侧的一端经电感L连接第三H桥HBI3交流侧的一个端口,高频变压器HFT的低压侧的另一端连接第三H桥HBI3交流侧的另一个端口,公共直流母线电容Cni并接于每一个单相电路模块中的第三H桥HBI3的直流侧。在每一个H桥中,均包括4个IGBT和4个二极管,它们的连接方式如图5所示,其中IGBT的驱动电路可以根据其容量选择相对应的栅极驱动控制专用集成电路。
[0025]作为一种可选的实施方式,利用晶体三极管替换每一个IGBT,构成基于晶体三极管的静态同步补偿装置,该装置与基于IGBT的静态同步补偿装置结构相同,并且晶体三极管在各个H桥中同样能够实现IGBT的开关作用,因此能够实现无功功率补偿和不平衡负荷补偿。此外,除晶体三极管外,对于本实用新型所提出的静态同步补偿装置而言,功率场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)、门极可关断晶闸管(Gate-Turn-OffThyristor,GTO)、集成门极换流晶闸管(Integrated GatedCommutated Thyristor,IGCT)和电子注入增强棚.晶体管(Inject1n Enhanced GateTransistor,IEGT)等电力电子器件也同样适用,与IGBT类似地,上述各个电力电子器件均能够通过控制信号实现导通,也能够通过控制信号实现关断,从而实现静态同步补偿装置的无功功率补偿和不平衡负荷补偿。实际上,除上述的电力电子器件外,其他全控型电力电子器件均能够应用于本实用新型所提出的静态同步补偿装置,通过全控型电力电子器件的开关作用实现静态同步补偿装置的相应功能。
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