一种静止无功发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种静止无功发生器，包括检测电路、驱动电路和SVG主电路；所述检测电路包括电压互感器、电流互感器、电压调理电路、电流调理电路和同步检测电路，所述驱动电路包括AD转换器、控制电路和PWM隔离驱动电路，所述SVG主电路包括整流电路和第一至第四滤波电感，电压互感器和电流互感器分别通过调理电路与AD转换器连接，同步检测电路也与AD转换器连接，控制电路与PWM隔离驱动电路连接。其中整流电路采用三相四桥臂拓扑结构，增强对不平衡电流的补偿能力；在检测电路中采用同步检测电路可保证采样的同步性，提高静止无功发生器的实时性，因此，该静止无功发生器实时性较好，同时可减小负载不平衡时三相输出的不平衡度，补偿效果好。
【专利说明】
一种静止无功发生器
技术领域
[0001]本实用新型涉及电网技术领域，特别是一种静止无功发生器。
【背景技术】
[0002]现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度标志着一个国家的科学技术和国民经济的发展水平。无功功率作为电力系统运行过程中的一个关键电能质量问题，在发电、输电、变电、配电和用电过程中发挥着重要的作用。随着电力电子装置的广泛应用，电力系统中的非线性与不平衡负载越来越多，导致电力系统中无功需求增加，甚至影响电能质量，影响人们正常的生产和生活。
[0003]无功功率对供电系统和负荷的运行十分重要，但是大量的无功功率流入公用电网中，导致设备供电容量增加、设备及线路损耗增加、系统安全性降低、线路和变压器的压降增加从而引起电网电压的闪变和波动。无功功率对电力系统的正常运行有着巨大的威胁，影响范围较大，因此，提高无功功率是确保电力系统安全运行的重要手段，解决这个问题的有效方法是对电网进行无功功率补偿。
[0004]传统的无功补偿装置由于存在各种各样的缺陷已不再广泛的适用于各个场合，相继的退出了历史的舞台。现在的无功补偿装置主要是SVG和SVC，相比较SVC，SVG具有运行范围广、谐波量小、响应时间短、连接阻抗较小、有功功率的交换能力强、暂态稳定性较好以及安装设备体积小等诸多的优越性被广泛应用。然而传统的SVG大都采用三相三桥臂主电路拓扑结构，只能应用在三相三线制系统中，而实际上愈来愈多的非线性负载在三相四线制系统中，这些三相四线制、不平衡系统的存在，使其中零线电流产生较大的危害。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种静止无功发生器，本实用新型可抑制不平衡负载并且实时性较强。
[0006]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0007]根据本实用新型提出的一种静止无功发生器，包括检测电路、驱动电路和SVG主电路;所述检测电路包括电压互感器、电流互感器、电压调理电路、电流调理电路和同步检测电路，所述驱动电路包括AD转换器、控制电路和PffM隔离驱动电路，所述SVG主电路包括整流电路和第一至第四滤波电感，整流电路为三相四桥臂拓扑结构;其中，
[0008]所述第一至第三滤波电感的一端分别与电网的三相母线分别连接，第四滤波电感的一端与保护接地线连接，第一至第四滤波电感的另一端分别与整流电路中的四个桥臂中间节点一一连接，电压互感器与电网的三相母线、同步检测电路、电压调理电路、整流电路分别连接，电流互感器与电网的三相母线、第一至第三滤波电感的另一端、电流调理电路分别连接，电压调理电路、电流调理电路、同步检测电路分别与AD转换器连接，AD转换器、控制电路、PffM隔离驱动电路、整流电路依次连接。
[0009]作为本实用新型所述的一种静止无功发生器进一步优化方案，所述同步检测电路采用过零同步电路。
[0010]作为本实用新型所述的一种静止无功发生器进一步优化方案，所述控制电路采用基于DSP的数字控制器。
[0011]作为本实用新型所述的一种静止无功发生器进一步优化方案，所述整流电路包括直流侧电容、第一至第八NPN型三极管和第一至第八二极管，其中，第一NPN型三极管的集电极与第一二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第三NPN型三极管的集电极与第三二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第五NPN型三极管的集电极与第五二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第七NPN型三极管的集电极与第七二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第一 NPN型三极管的发射极与第一二极管的正极、第二 NPN型三极管的集电极、第二二极管的负极分别连接，第三NPN型三极管的发射极与第三二极管的正极、第四NPN型三极管的集电极、第四二极管的负极分别连接，第五NPN型三极管的发射极与第五二极管的正极、第六NPN型三极管的集电极、第六二极管的负极分别连接，第七NPN型三极管的发射极与第七二极管的正极、第八NPN型三极管的集电极、第八二极管的负极分别连接，第二 NPN型三极管的发射极、第二二极管的正极、第四NPN型三极管的发射极、第四二极管的正极、第六NPN型三极管的发射极、第六二极管的正极、第八NPN型三极管的发射极、第八二极管的正极分别与直流侧电容的另一端连接。
[0012]作为本实用新型所述的一种静止无功发生器进一步优化方案，电压互感器与直流侧电容的一端相连接。
[0013]作为本实用新型所述的一种静止无功发生器进一步优化方案，第一滤波电感的另一端与第一 NPN型三极管的发射极连接，第二滤波电感的另一端与第三NPN型三极管的发射极连接，第三滤波电感的另一端与第五NPN型三极管的发射极连接，第四滤波电感的另一端与第七NPN型三极管的发射极连接。
[0014]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本实用新型可减小不平衡负载时不平衡度，并可实时进行无功补偿，减少对电网的危害。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构原理图。
[0016]图2是本实用新型同步检测电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0018]如图1所示，一种运用于三相四线制系统的静止无功发生器，包括检测电路、驱动电路和SVG主电路;所述检测电路包括电压互感器、电流互感器、电压调理电路、电流调理电路和同步检测电路，所述驱动电路包括AD转换器、控制电路和PffM隔离驱动电路，所述SVG主电路包括整流电路和第一至第四滤波电感X1-X4，整流电路为三相四桥臂拓扑结构;其中，
[0019]所述第一至第三滤波电感的一端分别与电网的三相母线分别连接，第四滤波电感的一端与保护接地线连接，第一至第四滤波电感的另一端分别与整流电路中的四个桥臂中间节点一一连接，电压互感器与电网的三相母线、同步检测电路、电压调理电路、整流电路分别连接，电流互感器与电网的三相母线、第一至第三滤波电感的另一端、电流调理电路分别连接，电压调理电路、电流调理电路、同步检测电路分别与AD转换器连接，AD转换器、控制电路、PffM隔离驱动电路、整流电路依次连接。
[0020]所述控制电路采用基于DSP的数字控制器，其DSP芯片型号为TMS320F2812。
[0021]所述的整流电路采用三相四桥臂拓扑结构，增加单独一对桥臂控制中性线的电流，保证了中点的电位平衡，可抑制不平衡负载带来的影响。
[0022]所述的同步检测电路采用过零同步电路，先将正弦波的电网电压通过电压过零检测电路产生一个上升沿同正向电网电压过零点重合，且与电网电压同频率的方波信号，然后再测量相邻两个上升沿之间的时间间隔即可得到电网电压的周期。
[0023]所述的驱动电路采用6N137隔离芯片和IR2110驱动芯片，其接收DSP产生的WM信号经过光耦隔离和驱动芯片来控制功率管的开通与关断，输出可调电压，实现动态的无功补偿。
[0024]所述整流电路包括直流侧电容Cl、第一至第八NPN型三极管VT1-VT8和第一至第八二极管，其中，第一 NPN型三极管的集电极与第一二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第三NPN型三极管的集电极与第三二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第五NPN型三极管的集电极与第五二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第七NPN型三极管的集电极与第七二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第一 NPN型三极管的发射极与第一二极管的正极、第二 NPN型三极管的集电极、第二二极管的负极分别连接，第三NPN型三极管的发射极与第三二极管的正极、第四NPN型三极管的集电极、第四二极管的负极分别连接，第五NPN型三极管的发射极与第五二极管的正极、第六NPN型三极管的集电极、第六二极管的负极分别连接，第七NPN型三极管的发射极与第七二极管的正极、第八NPN型三极管的集电极、第八二极管的负极分别连接，第二 NPN型三极管的发射极、第二二极管的正极、第四NPN型三极管的发射极、第四二极管的正极、第六NPN型三极管的发射极、第六二极管的正极、第八NPN型三极管的发射极、第八二极管的正极分别与直流侧电容的另一端连接。
[0025]即电压互感器与直流侧电容的一端相连接。第一滤波电感的另一端与第一NPN型三极管的发射极连接，第二滤波电感的另一端与第三NPN型三极管的发射极连接，第三滤波电感的另一端与第五NPN型三极管的发射极连接，第四滤波电感的另一端与第七NPN型三极管的发射极连接。
[0026]如图2所示，电路中反相输入端连接电压传感器的输出端，即图中的U_AD，正相输入端是参考基准电压，通过电压比较器、RC滤波电路、电压跟随器和钳位电路，可得到满足TMS320F2812的输入信号要求。
[0027]所述电压比较器包括电阻、电容、U3，U3正负极输入端并联电容C53，其正极输入端通过电阻R49连接到输出端，引脚8连接电源并通过电阻R50连接到U3的输出端，引脚4直接接地。
[0028]所述RC滤波电路主要是电压比较器输出端通过电阻R51连到U4正极输入端和电容C58，电容C58另一端接地。
[0029]所述电压跟随器电路中，U4负极输入端连接U4输出端。
[0030]在U4输出端将两个反向二极管D16和D17并联起来，然后再通过并联电容C56输出到AD中。
[0031]驱动电路采用6N137隔离芯片和IR2110驱动芯片，其接收DSP产生的PWM信号经过光耦隔离和驱动芯片来控制功率管的开通与关断，输出可调电压，实现动态的无功补偿。采用高速光耦6N137可隔离PffM信号，提高系统的抗干扰能力。
[0032]本实用新型的工作原理是:SVG无功发生器经过电抗器并联在电网中，通过电压互感器和电流互感器实时在线采集电网侧和负载侧的电压和电流信号，然后经过调理电路处理后送到DSP控制模块的AD转换器后，进行对信号的处理，得出补偿电流，从而生成PffM脉冲触发信号，再经过驱动电路使四桥臂SVG主电路产生补偿电流输入到电网中，从而完成整个SVG的实时无功补偿功能。
[0033]本实用新型可实现对三相四线制电网中由于负载不平衡产生的大量无功、负序和零序电流的补偿，改善供电电能质量，避免和减少了对电网的危害。
[0034]以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种静止无功发生器，包括检测电路、驱动电路和SVG主电路;其特征在于，所述检测电路包括电压互感器、电流互感器、电压调理电路、电流调理电路和同步检测电路，所述驱动电路包括AD转换器、控制电路和PffM隔离驱动电路，所述SVG主电路包括整流电路和第一至第四滤波电感，整流电路为三相四桥臂拓扑结构;其中， 所述第一至第三滤波电感的一端分别与电网的三相母线分别连接，第四滤波电感的一端与保护接地线连接，第一至第四滤波电感的另一端分别与整流电路中的四个桥臂中间节点一一连接，电压互感器与电网的三相母线、同步检测电路、电压调理电路、整流电路分别连接，电流互感器与电网的三相母线、第一至第三滤波电感的另一端、电流调理电路分别连接，电压调理电路、电流调理电路、同步检测电路分别与AD转换器连接，AD转换器、控制电路、PWM隔离驱动电路、整流电路依次连接。2.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器，其特征在于，所述同步检测电路采用过零同步电路。3.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器，其特征在于，所述控制电路采用基于DSP的数字控制器。4.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器，其特征在于，所述整流电路包括直流侧电容、第一至第八NPN型三极管和第一至第八二极管，其中，第一NPN型三极管的集电极与第一二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第三NPN型三极管的集电极与第三二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第五NPN型三极管的集电极与第五二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第七NPN型三极管的集电极与第七二极管的负极、直流侧电容的一端分别连接，第一 NPN型三极管的发射极与第一二极管的正极、第二 NPN型三极管的集电极、第二二极管的负极分别连接，第三NPN型三极管的发射极与第三二极管的正极、第四NPN型三极管的集电极、第四二极管的负极分别连接，第五NPN型三极管的发射极与第五二极管的正极、第六NPN型三极管的集电极、第六二极管的负极分别连接，第七NPN型三极管的发射极与第七二极管的正极、第八NPN型三极管的集电极、第八二极管的负极分别连接，第二 NPN型三极管的发射极、第二二极管的正极、第四NPN型三极管的发射极、第四二极管的正极、第六NPN型三极管的发射极、第六二极管的正极、第八NPN型三极管的发射极、第八二极管的正极分别与直流侧电容的另一端连接。5.根据权利要求4所述的一种静止无功发生器，其特征在于，电压互感器与直流侧电容的一端相连接。6.根据权利要求4所述的一种静止无功发生器，其特征在于，第一滤波电感的另一端与第一 NPN型三极管的发射极连接，第二滤波电感的另一端与第三NPN型三极管的发射极连接，第三滤波电感的另一端与第五NPN型三极管的发射极连接，第四滤波电感的另一端与第七NPN型三极管的发射极连接。
【文档编号】H02J3/18GK205646834SQ201620467706
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】夏波涌, 耿浩, 许侨, 王海燕, 王祥胜
【申请人】江苏沣舜芯科技有限公司