一種等效電抗型動態無功發生器裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種等效電抗型動態無功發生器裝置，所述動態無功發生器裝置包括控制柜、功率柜和開關柜；還包括充當等效電抗器的戶外變壓器；所述控制柜、所述功率柜和所述開關柜依次串連接電連接；所述變壓器與所述開關柜電連接，所述戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網電連接。所述控制柜中設置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網連接起來，實現對電網的動態無功補償。
【專利說明】
一種等效電抗型動態無功發生器裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力電子技術領域，具體涉及一種等效電抗型動態無功發生器裝置。
【背景技術】
[0002]目前，基于電壓源型逆變器的補償裝置實現了無功補償方式質的飛躍。其不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過電力電子器件的高頻開關實現無功能量的變換。
[0003]從技術上講，動態無功發生器較傳統的無功補償裝置有如下優勢:可以實現從感性到容性無功功率的寬范圍連續補償，另外還可以抑制負載不平衡所產生的負序無功電流及抑制電流突變，降低諧波等功能，動態無功發生器已經成為智能無功補償領域的發展趨勢。標準的動態無功發生器由電抗器柜、開關柜、功率柜、控制柜等組成。電抗器柜主要是通過電抗器將動態無功發生器與電網連接起來，實現能量交換，主要用于連接動態無功發生器與電網，實現能量的緩沖同時減少動態無功發生器輸出電流中的開關紋波，降低共模干擾。電抗器的成本在整個無功發生器的成本中占有很大的比重，隨著無功發生器選型的增大，匹配的電抗器選型和成本也將增大，導致了裝置的生產成本增高，影響了產品的推廣，降低了產品的市場競爭力。
【實用新型內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種制造成本低，能夠有效提高系統安全性的等效電抗型動態無功發生器裝置。該裝置取消了傳統裝置中的交流電抗器，實現了一種不帶電抗器的動態無功發生器。
[0005]為實現以上目的，本實用新型采用如下技術方案:一種等效電抗型動態無功發生器裝置，所述動態無功發生器裝置包括控制柜、功率柜和開關柜;還包括充當等效電抗器的戶外變壓器;所述控制柜、所述功率柜和所述開關柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關柜電連接，所述戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網電連接。
[0006]所述控制柜中設置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網連接起來，實現對電網的動態無功補償。
[0007]所述控制柜通過所述FPGA主控制器實現對所述功率柜內的IGBT器件開通關斷控制，達到動態無功輸出的目的。
[0008]還包括隔離刀閘，所述隔離刀閘串接在所述戶外變壓器與所述開關柜之間。
[0009]還包括輸出電壓互感器，所述輸出電壓互感器設置在所述動態無功發生器裝置中，且與所述開關柜電連接。
[0010]還包括并網電壓互感器，所述并網電壓互感器設置在所述戶外變壓器前端，且與電網電連接。
[0011]所述動態無功發生器裝置將戶外變壓器前端的電壓采樣Us作為裝置的并網電壓，同時通過述動態無功發生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實現了裝置的容性、感性無功的動態輸出。
[0012]本實用新型采用以上技術方案，通過將與動態無功發生器裝置連接的戶外變壓器等效成交流電抗器，取代傳統無功發生器回路中的交流電抗器，FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將動態無功發生器與電網連接起來，實現裝置的并網和對電網動態無功的補償。本實用新型主要應用于有戶外變壓器的現場，通過將連接動態無功發生器的戶外變壓器來等效成傳統的交流電抗器。所述的充當等效電抗器的戶外變壓器，主要是利用了變壓器的阻抗特性來取代傳統裝置中電抗器所起的作用，達到通過戶外變壓器來實現裝置并網和對電網動態無功補償的目的。
[0013]與傳統的動態無功發生器技術相比，本實用新型可以節省掉電抗器，同時將連接設備的戶外變壓器也納入到整個系統的控制和保護范圍中來，節省了動態無功發生器的生產成本，同時提高了整個系統的安全性，提升了產品的競爭力，有利于產品的市場推廣。
【附圖說明】

[0014]圖1是傳統的動態無功發生器原理圖；
[0015]圖2是本實用新型等效電抗型無功發生器原理圖；
[0016]圖3是本實用新型Yd-1l型變壓器電壓相位示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0018]如圖1所示，傳統的動態無功發生器包括電抗器柜、功率柜、開關柜、傳統的無功發生器主要是通過電抗器將設備和電網連接，同時傳統無功發生器調節電抗器兩端電壓來實現對電網的無功補償。
[0019]所述的動態無功發生器需要并入電網才能對電網進行動態無功補償，在并網瞬間，需要保證裝置的輸出電壓和電網的電壓在相位、幅值、頻率一致，這樣才能實現并網無沖擊。因此電抗器在抑制裝置并網沖擊，控制裝置無功輸出中起著非常重要的作用。
[0020]傳統的帶電抗器型動態無功發生器，通過獲取電抗器前端的電壓采樣Us作為并網的目標電壓，裝置并網成功后通過調整電抗器兩端的電壓，來實現感性無功和容性無功的動態輸出；當動態無功發生器的輸出電壓UL大于電抗器前端電壓Us時，動態無功發生器向電網提供正的無功功率，相當于一個容性負載。當動態無功發生器輸出電壓UL小于電抗器前端電壓Us時，動態無功發生器向系統提供負的無功功率，相當于一個感性負載。裝置通過檢測電抗器前端電壓Us動態調整裝置輸出電壓UL，從而實現向電網動態發送容性、感性無功的目的。
[0021]如圖2所示，本實用新型提供一種等效電抗型動態無功發生器裝置，所述動態無功發生器裝置包括控制柜、功率柜和開關柜;還包括充當等效電抗器的戶外變壓器;所述控制柜、所述功率柜和所述開關柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關柜電連接，所述戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網電連接。
[0022]作為一種優選的實施方式，所述控制柜中設置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網連接起來，實現對電網的動態無功補償。所述控制柜通過所述FPGA主控制器實現對所述功率柜內的IGBT器件開通關斷控制，達到動態無功輸出的目的。
[0023]本實施例中還包括隔離刀閘，所述隔離刀閘串接在所述戶外變壓器與所述開關柜之間。還包括輸出電壓互感器，所述輸出電壓互感器設置在所述動態無功發生器裝置中，且與所述開關柜電連接。還包括并網電壓互感器，所述并網電壓互感器設置在所述戶外變壓器前端，且與電網電連接。
[0024]所述動態無功發生器裝置將戶外變壓器前端的電壓采樣Us作為裝置的并網電壓，同時通過述動態無功發生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實現了裝置的容性、感性無功的動態輸出。
[0025]本實用新型采用以上技術方案，通過將與動態無功發生器裝置連接的戶外變壓器等效成交流電抗器，取代傳統無功發生器回路中的交流電抗器，FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將動態無功發生器與電網連接起來，實現裝置的并網和對電網動態無功的補償。本實用新型主要應用于有戶外變壓器的現場，通過將連接動態無功發生器的戶外變壓器來等效成傳統的交流電抗器。所述的充當等效電抗器的戶外變壓器，主要是利用了變壓器的阻抗特性來取代傳統裝置中電抗器所起的作用，達到通過戶外變壓器來實現裝置并網和對電網動態無功補償的目的。
[0026]為進一步詳述本實用新型，現拓展說明如下:
[0027]本實施例中等效電抗型動態無功發生器裝置取消了傳統的電抗器，通過將與設備連接的戶外變壓器等效成傳統的電抗器，來實現裝置的并網和對電網的無功補償。
[0028]所述將與裝置連接的戶外變壓器等效成傳統的電抗器，主要是利用變壓器的阻抗來實現設備順利并網的目的。傳統的無功發生器并網參考電壓是電抗器的前端電壓采樣，本實用新型動態無功發生器裝置是以變壓器的前端電壓Us作為裝置的并網電壓，同時將變壓器的各種狀態信號也接入系統中，作為裝置系統狀態監測和系統保護的一部分。
[0029]所述的戶外變壓器實際應用中存在多種聯結組別結構，本實用新型在實施過程中，需要根據變壓器的聯接組別分別計算出裝置的電壓相位。變壓器的聯結組別有多種方式，Yy聯結、Yd聯結等等，一般實際應用中大多是Yd-1l型的變壓器，本實用新型通過列舉Yd-1l的聯結組別方式來具體說明一種等效電抗型無功發生器裝置的并網相位計算，動態無功發生器在并網瞬間，必須保證裝置輸出的電壓相位、幅值、頻率與電網的相位、幅值、頻率一致，才能實現裝置順利并網，如果不一致，則會導致并網瞬間因相位、幅值等原因出現大的沖擊電流，從而損害器件，導致并網失敗。
[0030]由于本實用新型取消了傳統的電抗器，而采用了變壓器等效傳統電抗器的方式，因此需要根據變壓器的聯結組別方式計算出裝置的并網相位，保證裝置的輸出電壓UL經過變壓器后和變壓器前端電壓Us的電壓相位、幅值、頻率一致，為了實現這一目的，需要將變壓器前端的電壓采樣Us和變壓器的組別參數進行相位計算，確定裝置輸出電壓UL并網瞬間應該輸出電壓的相位、幅值、頻率；
[0031]如圖3所示，本實用新型列舉了Yd-1l聯結組別方式的變壓器電壓相位示意圖，變壓器原邊電壓1]1八1/￥1，變壓器副邊電壓1]2八2/胃2，根據￥(1-11變壓器的聯結方式，通過變壓器原邊的電壓Us計算出副邊的電壓UL的相位、幅值、頻率，計算公式如下所示:
[0032]U2 = (U1-V1)/1.732
[0033]V2 = (Vl-ffl)/1.732
[0034]W2 = (ffl-Ul)/1.732
[0035]通過聯結組別參數和以上公式可以計算出的變壓器副邊電壓UL的幅值和電壓相位，在并網瞬間按照U2/V2/W2的幅值和相位輸出，即可實現并網無沖擊電流，同時通過調整變壓器前端電壓Us和裝置輸出電壓UL，可以實現對電網的容性或感性動態無功補償。
[0036]本實用新型的保護范圍不僅局限于此以上所述的實施例。任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭示的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應包涵在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:所述動態無功發生器裝置包括控制柜、功率柜和開關柜； 還包括充當等效電抗器的戶外變壓器;所述控制柜、所述功率柜和所述開關柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關柜電連接，所述戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網電連接。2.根據權利要求1所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:所述控制柜中設置有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將所述動態無功發生器裝置與電網連接起來，實現對電網的動態無功補償。3.根據權利要求2所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:所述控制柜通過所述FPGA主控制器實現對所述功率柜內的IGBT器件開通關斷控制，達到動態無功輸出的目的。4.根據權利要求1所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:還包括隔離刀閘，所述隔離刀閘串接在所述戶外變壓器與所述開關柜之間。5.根據權利要求1所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:還包括輸出電壓互感器，所述輸出電壓互感器設置在所述動態無功發生器裝置中，且與所述開關柜電連接。6.根據權利要求1所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:還包括并網電壓互感器，所述并網電壓互感器設置在所述戶外變壓器前端，且與電網電連接。7.根據權利要求1至6任一項所述的等效電抗型動態無功發生器裝置，其特征在于:所述動態無功發生器裝置將戶外變壓器前端的電壓采樣Us作為裝置的并網電壓，同時通過述動態無功發生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實現了裝置的容性、感性無功的動態輸出。
【文檔編號】H02J3/18GK205724920SQ201620666520
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】韓偉, 任衛紅, 楊培新
【申請人】韓偉, 大力電工襄陽股份有限公司