[实用新型]一种基于三电平模块结构的链式动态无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于三电平模块结构的链式动态无功补偿装置，属于电能治理领域。

背景技术

随着电力电子技术在电力系统中的不断应用，各种电能质量问题如电压波动、三相不平衡、功率因数低、电压谐波等涌现出来。风电、光伏等新能源电力接入对电网的稳定运行存在一定的影响。电能质量治理方面的设备能够解决电能质量问题，提高电力系统运行稳定性和可靠性。目前市场上的高压大容量无功补偿装置主要是单元串联多电平技术的链式拓扑结构为主，其优点是采用了功率模块串联的方式实现高压输出，解决了目前主流的功率器件耐压不足的问题，但由于器件耐压的限制，模块数量比较庞大，控制系统复杂，设计要求高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于三电平模块结构的链式动态无功补偿装置，该装置采用链式结构，通过多个全控三电平单相H桥电路串联，达到无功的输出，从而有效解决电网中的无功补偿和谐波抑制。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于三电平模块结构的链式动态无功补偿装置，包括若干个三电平结构的功率模块，所述每个三电平结构的功率模块均包括逆变回路、直流回路、充电回路和模块控制单元；所述模块控制单元通过光纤与装置主控系统相连；所述模块控制单元包括通讯回路和与之相连的数据采样回路、脉冲输出回路、故障反馈回路；所述逆变回路、充电回路、直流回路相串联；所述逆变回路采用具有中点箝位的三电平拓扑结构；所述直流回路由母线电容和分压电阻构成；所述充电回路由充电电阻和充电旁路开关构成。

前述的直流回路由2组母线电容和分压电阻组成，所述每组母线电容与分压电阻相并联；所述两个母线电容串联。

前述的逆变回路由两个桥臂组成，分别跨接于正负直流母线；所述每个桥臂均由4个晶体管和2个二极管组成；所述一个桥臂的2个二极管的串联中点和另一个桥臂的2个二极管的串联中点相连，并和直流回路的两个母线电容的串联中点连接。

前述的充电电阻和充电旁路开关相并联。

前述的数据采样回路接入所述逆变回路的桥臂的二极管的串联中点。

前述的脉冲输出回路接入8个晶体管的栅极。

前述的故障反馈回路接入所述逆变回路的8个晶体管的漏极。

本实用新型的装置采用链式结构，通过多个全控三电平单相H桥电路串联，达到无功的输出，从而有效解决电网中的无功补偿和谐波抑制，具有串联模块数量少，能够冗余设计实现模块故障容错运行，具有动态响应速度快，控制精度高，可靠性强等特点。

附图说明

图1为链式SVG装置原理图；

图2为本实用新型的三电平结构功率模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

本实用新型的基于三电平模块结构的链式动态无功补偿装置如图1所示，包括若干个三电平结构的功率模块，每个三电平结构功率模块主要包括如图2所示的逆变回路、直流回路、充电回路和模块控制单元。

具体如下：

逆变回路采用了三电平拓扑结构，由两个桥臂组成。其中晶体管S₁、S₂、S₃、S₄ 和二极管D₁、D₂组成一个桥臂，晶体管S₅、S₆、S₇、S₈和二极管D₃、D₄组成另一个桥臂，分别跨接于正负直流母线。二极管D₁、D₂的串联中点和二极管D₃、D₄的串联中点相连，并和母线电容C₁、C₂的串联中点连接。三电平拓扑结构相对于普通H桥结构，耐压能够提高两倍，谐波更小，此外还具有冗余功能，能够在IGBT故障时旁通部分电路，达到连续输出和保护作用。

直流回路由2组母线电容和分压电阻组成，分别为母线电容C₁和分压电阻R₁，母线电容C₂和分压电阻R₂。其中，母线电容C₁和分压电阻R₁相并联，母线电容C₂和分压电阻R₂相并联，母线电容C₁、C₂串联。