專利名稱：一種高壓動態無功補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓動態無功補償裝置。
背景技術：
針對高壓動態無功補償裝置中因直掛高電壓和功率器件耐壓限度問題而普遍采用級聯型電路拓撲，該電路拓撲有多個直流母線端，每個直流母線端都需要獨立的電源供電，這將導致系統結構復雜，增加系統成本。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是現有的高壓動態無功補償裝置中采用的級聯型電路拓撲系統結構復雜，系統成本高。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種高壓動態無功補償裝置，包括信號檢測單元、控制中心、信號驅動單元、功率電路；控制中心的輸入端與信號檢測單元輸出端連接，信號驅動單元的輸入端與控制中心輸出端連接，功率電路的輸入端與信號驅動單元連接，所述功率電路采用四橋臂拓撲電路，包括三個二極管型橋臂和第四橋臂，設有η電平電壓輸出，η為大于等于4的整數，所述二極管型橋臂為現有二極管型變換器方式進行Pwm控制，所 述第四橋臂包括:1) 2n-3個電容器，其中n_l個為直流母線電容，n_2個為箝位電容；2) 2n-2個箝位開關管，每個開關管均為帶反并箝位二極管的有源開關管；
3)2n-2個箝位二極管；n-l個直流母線電容依次串聯構成一條直流母線電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個直流母線電容的正極和最后一個直流母線電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該直流母線電容鏈路共計η個連接點，η個連接點順序編號,起始連接點為I,終端連接點為η ；2η~2個箝位二極管依次串聯構成一條箝位開關管鏈路，前一個箝位開關管的發射極連接后一個箝位開關管的集電極，連接處構成一個連接點，第一個箝位開關管的集電極和最后一個箝位開關管的發射極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位開關管鏈路共有2η-1個連接點，起始連接點為1，終端連接點為2η-1 ;箝位電容依次串聯構成一條箝位電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個箝位電容的正極和最后一個箝位電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位電容鏈路共計η-1個連接點，n-1個連接點順序編號，起始連接點為1，終端連接點為n-1 ;箝位開關管鏈路中編號為偶數的連接點和箝位電容鏈路中的連接點按編號升序依次連接，箝位開關管鏈路中編號為奇數的連接點和直流母線電容的連接點按編號升序依次連接。二極管型變換器為現有結構，現有技術中二極管型結構只能通過級聯型來實現功能，無法擴展到多電平，采用第四橋臂來配合，才有了擴展到多電平的可能性。本實用新型的優點是:在高壓動態無功補償裝置中采用新型電路拓撲結構解決了功率器件耐壓和直流端電容平衡問題，省掉了普遍采用級聯型電路拓撲用的多個獨立電源部分，簡化了系統結構，節省了系統成本。
圖1是本實用新型的功率電路示意圖。圖2是現有的級聯型電路拓撲電路不意圖。圖3是5電平時第四橋臂電路示意圖(情況一)。圖4是5電平時第四橋臂電路示意圖(情況二)。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，高壓動態無功補償裝置，包括信號檢測單元、控制中心、信號驅動單元、功率電路；控制中心的輸入端與信號檢測單元輸出端連接，信號驅動單元的輸入端與控制中心輸出端連接，功率電路的輸入端與信號驅動單元連接，所述功率電路采用四橋臂拓撲電路，包括三個二極管型橋臂和第四橋臂，設有η電平電壓輸出，η為大于等于4的整數，所述二極管型橋臂為現有二極管型變換器方式進行Pwm控制，所述第四橋臂包括:1) 2n-3個電容器，其中η-1個為直流母線電容，n-2個為箝位電容；2) 2n_2個箝位開關管，每個開關管均為帶反并二極管的有源開關管；3) 2n-2個箝位二極管；n-l個直流母線電容依次串聯構成一條直流母線電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個直流母線電容的正極和最后一個直流母線電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該直流母線電容鏈路共計η個連接點，η個連接點順序編號,起始連接點為1，終端連接點為η ；2η-2個箝位二極管依次串聯構成一條箝位開關管鏈路，前一個箝位開關管的發射極連接后一個箝位開關管的集電極，連接處構成一個連接點，第一個箝位開關管的集電極和最后一個箝位開關管的發射極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位開關管鏈路共有2η-1個連接點，起始連接點為1，終端連接點為2η-1 ;箝位電容依次串聯構成一條箝位電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個箝位電容的正極和·最后一個箝位電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位電容鏈路共計η-1個連接點，η-1個連接點順序編號，起始連接點為1，終端連接點為n-1 ;箝位開關管鏈路中編號為偶數的連接點和箝位電容鏈路中的連接點按編號升序依次連接，箝位開關管鏈路中編號為奇數的連接點和直流母線電容的連接點按編號升序依次連接。如圖2所示，目前用在高壓動態無功補償裝置中的級聯型電路拓撲，有若干個需要獨立供電的直流端。如圖3-4所示，以五電平為例，D1-D36為箝位二極管，Scll/Dcll_Scl8/Dcl8為輔助箝位開關，用于實現直流端電容平衡，C1-C4為直流母線電容，C5-C7為箝位電容。三個二極管型橋臂以傳統二極管型變換器方式進行PWM控制，第四橋臂的工作可以獨立控制。箝位分兩種情況:當箝位開關Sell、Scl3、Scl5、Scl7導通時，直流端電容Cl、C2、C3分別與箝位電容 C5、C6、C7 相并聯，此時有 Ucl = Uc5, Uc2 = Uc6, Uc3 = Uc7 ；當箝位開關Scl2、Scl4、Scl6、Scl7導通時，直流端電容C2、C3、C4分別與箝位電容 C5、C6、C7 相并聯，此時有 Uc2 = Uc5, Uc3 = Uc6, Uc4 = Uc7 ；[0017]綜合兩種情況，可見，Uc5、Uc6和Uc7起的是中介作用，通過它們聯系Ucl、Uc2和Uc3, Uc4最終實現了 Ucl = Uc2 = Uc3 = Uc4 = Uc5 = Uc6 = Uc7。兩種箝位方式以輔助箝位管的開關頻率交替出現，實現了電容電壓的動態平衡，開關頻率越高，電壓平衡效果越好，從而整個系統的箝位效果更·好。
權利要求1.一種高壓動態無功補償裝置，包括信號檢測單元、控制中心、信號驅動單元、功率電路；控制中心的輸入端與信號檢測單元輸出端連接，信號驅動單元的輸入端與控制中心輸出端連接，功率電路的輸入端與信號驅動單元連接，其特征是，所述功率電路采用四橋臂拓撲電路，包括三個二極管型橋臂和第四橋臂，設有η電平電壓輸出，η為大于等于4的整數，所述二極管型橋臂為現有二極管型變換器方式進行pwm控制，所述第四橋臂包括: 1)2n-3個電容器，其中η-1個為直流母線電容，n_2個為箝位電容； 2)2n-2個箝位開關管，每個開關管均為帶反并箝位二極管的有源開關管； 3)2n-2個箝位二極管； n-1個直流母線電容依次串聯構成一條直流母線電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個直流母線電容的正極和最后一個直流母線電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該直流母線電容鏈路共計η個連接點，η個連接點順序編號，起始連接點為1，終端連接點為η ； 2η-2個箝位二極管依次串聯構成一條箝位開關管鏈路，前一個箝位開關管的發射極連接后一個箝位開關管的集電極，連接處構成一個連接點，第一個箝位開關管的集電極和最后一個箝 位開關管的發射極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位開關管鏈路共有2η-1個連接點，起始連接點為I，終端連接點為2η-1 ； 箝位電容依次串聯構成一條箝位電容鏈路，前一個電容的負極連接后一個電容的正極，連接處構成一個連接點，第一個箝位電容的正極和最后一個箝位電容的負極分別作為起始連接點和終端連接點，該箝位電容鏈路共計η-1個連接點，η-1個連接點順序編號,起始連接點為1，終端連接點為η-1 ； 箝位開關管鏈路中編號為偶數的連接點和箝位電容鏈路中的連接點按編號升序依次連接，箝位開關管鏈路中編號為奇數的連接點和直流母線電容的連接點按編號升序依次連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓動態無功補償裝置，包括信號檢測單元、控制中心、信號驅動單元、功率電路；控制中心的輸入端與信號檢測單元輸出端連接，信號驅動單元的輸入端與控制中心輸出端連接，功率電路的輸入端與信號驅動單元連接，所述功率電路采用四橋臂拓撲電路，包括三個二極管型橋臂和第四橋臂，設有n電平電壓輸出，n為大于等于4的整數。本實用新型在高壓動態無功補償裝置中采用新型電路拓撲結構解決了功率器件耐壓和直流端電容平衡問題，省掉了普遍采用級聯型電路拓撲用的多個獨立電源部分，簡化了系統結構，節省了系統成本。
文檔編號H02M7/49GK203103966SQ20122072749
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者王小峰, 蔡鵬 申請人:江蘇博緯新能源科技有限公司