一种用于配电网并网补偿的多级逆变设备的制作方法

本实用新型涉及一种电力滤波领域，尤其是涉及一种用于配电网并网补偿的多级逆变设备。

背景技术：

配电网并网中往往会发生谐波和无功功率，因此需要带有补偿功能的逆变器，而传统的电力电子并网补偿拓扑在设计完成后其补偿能力和补偿特性基本不可更改，如需获得更高的补偿能力就需要重新设计新的拓扑，或更换开关元件、输出电感等。

例如中国专利CN109038652A公开了一种基于调制滑动傅立叶变换的多功能并网逆变器谐波选择性补偿方法，包括：S1、借助多功能并网逆变器从电网中采样截取电压信号与电流信号；S2、依据已截取的电压信号计算求得基波参考电流S3、依据已截取的电流信号，利用调制滑动傅立叶变换的方法计算求得谐波参考电流S4、将所述基波参考电流与谐波参考电流相加得出最终参考电流i*，并依据所述最终参考电流i*、使用多功能并网逆变器进行有功和谐波补偿。本实用新型通过多个多功能并网逆变器并联的方式实现了对微电网内谐波和基波的“就地平衡”和“就地补偿”，改善了微电网整体的电能质量。然而，配电网络目前的应用负荷特征复杂，根据产业，区域和用电性质上都有很大偏差，所以往往补偿总需量相同时其对峰值需求有很大差别，可以相差2～4倍之多，通过更换不同规格的补偿设备不能满足负荷日益增加的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于配电网并网补偿的多级逆变设备。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于配电网并网补偿的多级逆变设备，包括多个依次级联的逆变器，以及多个分别用于控制各逆变器投入和投出的开关装置，所述开关装置的数目与逆变器的数目一致，且各开关装置分别与对应逆变器连接。

所述开关装置包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、控制器、隔离开关、驱动电机和绝缘连接杆，隔离开关的转轴与绝缘连接杆连接并随绝缘连接杆同向转动，所述绝缘连接杆与驱动电机的输出轴连接，并随所述输出轴同步转动，所述电机的正极分别通过第一继电器和第四继电器与电源的正极连接，负极分别通过第二继电器和第三继电器与电源的负极连接，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器线圈均与所述控制器连接。

所述开关装置还包括第一行程开关和第二行程开关，所述第一行程开关与第一继电器串联，所述第二行程开关与第三继电器串联。

所述逆变器为多电平逆变器。

所述逆变器包括主电路和DSP控制电路，所述主电路串联在电网与敏感负荷之间，包括相互并联连接的储能单元、MMC逆变单元和电容耦合单元，所述DSP控制电路包括DSP控制芯片以及分别与DSP控制芯片连接的电压电流采样电路、显示输入电路和保护电路。

所述的MMC逆变单元的单相拓扑结构中包含上下两个桥臂，每个桥臂包含串联的多个结构相同的子模块和一个桥臂电抗器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)利用多路切换器可将多组逆变包组合级联逆变模式，其作用是可以在配电网需求更高的峰值补偿的时候可以给与合适补偿能力，可用于谐波环严重的补偿现场。

2)逆变包的多级级联可以专用于高峰值的需求，通过多路切换器的调整切换，可以最大限度提高逆变包的利用率，即，不需要高峰值需求时，可以设定逆变包为并联补偿；当需要高峰值时可以级联多个或所有的逆变包进行补偿。

3)利用四个继电器实现单一电源为驱动电机供电，实现驱动电机的正转和反转控制，从而实现对于逆变器的投入和推出控制。

4)利用绝缘连接杆避免电气干扰，提高安全性能。

5)配置调压控制部分，采用MMC型逆变拓扑，其模块化程度高，易拓展，便于集成，冗余设计简单，子模块的开关频率与开关损耗小，且模块数越多，输出电压波的正弦程度越高，子模块在每相中的地位相同，开关器件选择方便；具有公共的直流母线，能够实现四象限运行，开关器件选用全控型器件，以便实现能量的双向流动。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为开关装置的结构示意图；

图3为开关装置继电器部分的电路示意图；

其中：1、逆变器，2、开关装置，21、隔离开关，22、驱动电机，23、绝缘连接杆，K1、第一继电器，K2、第二继电器，K3、第三继电器，K4、第四继电器，E、电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种用于配电网并网补偿的多级逆变设备，如图1所示，包括多个依次级联的逆变器，以及多个分别用于控制各逆变器投入和投出的开关装置，开关装置的数目与逆变器的数目一致，且各开关装置分别与对应逆变器连接。

利用多路切换器可将多组逆变包组合级联逆变模式，其作用是可以在配电网需求更高的峰值补偿的时候可以给与合适补偿能力，可用于谐波环严重的补偿现场。逆变包的多级级联可以专用于高峰值的需求，通过多路切换器的调整切换，可以最大限度提高逆变包的利用率，即，不需要高峰值需求时，可以设定逆变包为并联补偿；当需要高峰值时可以级联多个或所有的逆变包进行补偿。

如图2和图3所示，开关装置包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、控制器、隔离开关、驱动电机和绝缘连接杆，隔离开关的转轴与绝缘连接杆连接并随绝缘连接杆同向转动，绝缘连接杆与驱动电机的输出轴连接，并随输出轴同步转动，电机的正极分别通过第一继电器和第四继电器与电源的正极连接，负极分别通过第二继电器和第三继电器与电源的负极连接，第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器线圈均与控制器连接。

利用四个继电器实现单一电源为驱动电机供电，实现驱动电机的正转和反转控制，从而实现对于逆变器的投入和推出控制。

开关装置还包括第一行程开关和第二行程开关，第一行程开关与第一继电器串联，第二行程开关与第三继电器串联，通过行程开关可以实现隔离开关移动到位后的电机自动停转，由于此部分已经在投影仪幕布上成熟应用，可以直接嫁接，因此本申请不再赘述。

逆变器为多电平逆变器，逆变器包括主电路和DSP控制电路，主电路串联在电网与敏感负荷之间，包括相互并联连接的储能单元、MMC逆变单元和电容耦合单元，DSP控制电路包括DSP控制芯片以及分别与DSP控制芯片连接的电压电流采样电路、显示输入电路和保护电路。MMC逆变单元的单相拓扑结构中包含上下两个桥臂，每个桥臂包含串联的多个结构相同的子模块和一个桥臂电抗器。