一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置包括控制柜、功率柜和開關(guān)柜；還包括充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩?；所述控制柜、所述功率柜和所述開關(guān)柜依次串連接電連接；所述變壓器與所述開關(guān)柜電連接，所述戶外變壓器將所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)電連接。所述控制柜中設(shè)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(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
【專利說明】
一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于電壓源型逆變器的補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償方式質(zhì)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(guān)實(shí)現(xiàn)無功能量的變換。
[0003]從技術(shù)上講，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器較傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置有如下優(yōu)勢(shì):可以實(shí)現(xiàn)從感性到容性無功功率的寬范圍連續(xù)補(bǔ)償，另外還可以抑制負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序無功電流及抑制電流突變，降低諧波等功能，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器已經(jīng)成為智能無功補(bǔ)償領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器由電抗器柜、開關(guān)柜、功率柜、控制柜等組成。電抗器柜主要是通過電抗器將動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)能量交換，主要用于連接動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量的緩沖同時(shí)減少動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器輸出電流中的開關(guān)紋波，降低共模干擾。電抗器的成本在整個(gè)無功發(fā)生器的成本中占有很大的比重，隨著無功發(fā)生器選型的增大，匹配的電抗器選型和成本也將增大，導(dǎo)致了裝置的生產(chǎn)成本增高，影響了產(chǎn)品的推廣，降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制造成本低，能夠有效提高系統(tǒng)安全性的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置。該裝置取消了傳統(tǒng)裝置中的交流電抗器，實(shí)現(xiàn)了一種不帶電抗器的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置包括控制柜、功率柜和開關(guān)柜;還包括充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩?所述控制柜、所述功率柜和所述開關(guān)柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關(guān)柜電連接，所述戶外變壓器將所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)電連接。
[0006]所述控制柜中設(shè)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(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
[0007]所述控制柜通過所述FPGA主控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)所述功率柜內(nèi)的IGBT器件開通關(guān)斷控制，達(dá)到動(dòng)態(tài)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(guān)柜之間。
[0009]還包括輸出電壓互感器，所述輸出電壓互感器設(shè)置在所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置中，且與所述開關(guān)柜電連接。
[0010]還包括并網(wǎng)電壓互感器，所述并網(wǎng)電壓互感器設(shè)置在所述戶外變壓器前端，且與電網(wǎng)電連接。
[0011]所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)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(wǎng)電壓，同時(shí)通過述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實(shí)現(xiàn)了裝置的容性、感性無功的動(dòng)態(tài)輸出。
[0012]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，通過將與動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置連接的戶外變壓器等效成交流電抗器，取代傳統(tǒng)無功發(fā)生器回路中的交流電抗器，F(xiàn)PGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)裝置的并網(wǎng)和對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功的補(bǔ)償。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于有戶外變壓器的現(xiàn)場(chǎng)，通過將連接動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的戶外變壓器來等效成傳統(tǒng)的交流電抗器。所述的充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩?，主要是利用了變壓器的阻抗特性來取代傳統(tǒng)裝置中電抗器所起的作用，達(dá)到通過戶外變壓器來實(shí)現(xiàn)裝置并網(wǎng)和對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0013]與傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以節(jié)省掉電抗器，同時(shí)將連接設(shè)備的戶外變壓器也納入到整個(gè)系統(tǒng)的控制和保護(hù)范圍中來，節(jié)省了動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣。
【附圖說明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器原理圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型等效電抗型無功發(fā)生器原理圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型Yd-1l型變壓器電壓相位示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]如圖1所示，傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器包括電抗器柜、功率柜、開關(guān)柜、傳統(tǒng)的無功發(fā)生器主要是通過電抗器將設(shè)備和電網(wǎng)連接，同時(shí)傳統(tǒng)無功發(fā)生器調(diào)節(jié)電抗器兩端電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。
[0019]所述的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器需要并入電網(wǎng)才能對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，在并網(wǎng)瞬間，需要保證裝置的輸出電壓和電網(wǎng)的電壓在相位、幅值、頻率一致，這樣才能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)無沖擊。因此電抗器在抑制裝置并網(wǎng)沖擊，控制裝置無功輸出中起著非常重要的作用。
[0020]傳統(tǒng)的帶電抗器型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，通過獲取電抗器前端的電壓采樣Us作為并網(wǎng)的目標(biāo)電壓，裝置并網(wǎng)成功后通過調(diào)整電抗器兩端的電壓，來實(shí)現(xiàn)感性無功和容性無功的動(dòng)態(tài)輸出；當(dāng)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的輸出電壓UL大于電抗器前端電壓Us時(shí)，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器向電網(wǎng)提供正的無功功率，相當(dāng)于一個(gè)容性負(fù)載。當(dāng)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器輸出電壓UL小于電抗器前端電壓Us時(shí)，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器向系統(tǒng)提供負(fù)的無功功率，相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載。裝置通過檢測(cè)電抗器前端電壓Us動(dòng)態(tài)調(diào)整裝置輸出電壓UL，從而實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)動(dòng)態(tài)發(fā)送容性、感性無功的目的。
[0021]如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置包括控制柜、功率柜和開關(guān)柜;還包括充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩?所述控制柜、所述功率柜和所述開關(guān)柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關(guān)柜電連接，所述戶外變壓器將所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)電連接。
[0022]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述控制柜中設(shè)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(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。所述控制柜通過所述FPGA主控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)所述功率柜內(nèi)的IGBT器件開通關(guān)斷控制，達(dá)到動(dòng)態(tài)無功輸出的目的。
[0023]本實(shí)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(guān)柜之間。還包括輸出電壓互感器，所述輸出電壓互感器設(shè)置在所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置中，且與所述開關(guān)柜電連接。還包括并網(wǎng)電壓互感器，所述并網(wǎng)電壓互感器設(shè)置在所述戶外變壓器前端，且與電網(wǎng)電連接。
[0024]所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)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(wǎng)電壓，同時(shí)通過述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實(shí)現(xiàn)了裝置的容性、感性無功的動(dòng)態(tài)輸出。
[0025]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，通過將與動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置連接的戶外變壓器等效成交流電抗器，取代傳統(tǒng)無功發(fā)生器回路中的交流電抗器，F(xiàn)PGA主控制器通過等效電抗的戶外變壓器將動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)裝置的并網(wǎng)和對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功的補(bǔ)償。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于有戶外變壓器的現(xiàn)場(chǎng)，通過將連接動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的戶外變壓器來等效成傳統(tǒng)的交流電抗器。所述的充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩鳎饕抢昧俗儔浩鞯淖杩固匦詠砣〈鷤鹘y(tǒng)裝置中電抗器所起的作用，達(dá)到通過戶外變壓器來實(shí)現(xiàn)裝置并網(wǎng)和對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0026]為進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型，現(xiàn)拓展說明如下:
[0027]本實(shí)施例中等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置取消了傳統(tǒng)的電抗器，通過將與設(shè)備連接的戶外變壓器等效成傳統(tǒng)的電抗器，來實(shí)現(xiàn)裝置的并網(wǎng)和對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。
[0028]所述將與裝置連接的戶外變壓器等效成傳統(tǒng)的電抗器，主要是利用變壓器的阻抗來實(shí)現(xiàn)設(shè)備順利并網(wǎng)的目的。傳統(tǒng)的無功發(fā)生器并網(wǎng)參考電壓是電抗器的前端電壓采樣，本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置是以變壓器的前端電壓Us作為裝置的并網(wǎng)電壓，同時(shí)將變壓器的各種狀態(tài)信號(hào)也接入系統(tǒng)中，作為裝置系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)保護(hù)的一部分。
[0029]所述的戶外變壓器實(shí)際應(yīng)用中存在多種聯(lián)結(jié)組別結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型在實(shí)施過程中，需要根據(jù)變壓器的聯(lián)接組別分別計(jì)算出裝置的電壓相位。變壓器的聯(lián)結(jié)組別有多種方式，Yy聯(lián)結(jié)、Yd聯(lián)結(jié)等等，一般實(shí)際應(yīng)用中大多是Yd-1l型的變壓器，本實(shí)用新型通過列舉Yd-1l的聯(lián)結(jié)組別方式來具體說明一種等效電抗型無功發(fā)生器裝置的并網(wǎng)相位計(jì)算，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器在并網(wǎng)瞬間，必須保證裝置輸出的電壓相位、幅值、頻率與電網(wǎng)的相位、幅值、頻率一致，才能實(shí)現(xiàn)裝置順利并網(wǎng)，如果不一致，則會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)瞬間因相位、幅值等原因出現(xiàn)大的沖擊電流，從而損害器件，導(dǎo)致并網(wǎng)失敗。
[0030]由于本實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)的電抗器，而采用了變壓器等效傳統(tǒng)電抗器的方式，因此需要根據(jù)變壓器的聯(lián)結(jié)組別方式計(jì)算出裝置的并網(wǎng)相位，保證裝置的輸出電壓UL經(jīng)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(shí)現(xiàn)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(shù)進(jìn)行相位計(jì)算，確定裝置輸出電壓UL并網(wǎng)瞬間應(yīng)該輸出電壓的相位、幅值、頻率；
[0031]如圖3所示，本實(shí)用新型列舉了Yd-1l聯(lián)結(jié)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(jù)￥(1-11變壓器的聯(lián)結(jié)方式，通過變壓器原邊的電壓Us計(jì)算出副邊的電壓UL的相位、幅值、頻率，計(jì)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(lián)結(jié)組別參數(shù)和以上公式可以計(jì)算出的變壓器副邊電壓UL的幅值和電壓相位，在并網(wǎng)瞬間按照U2/V2/W2的幅值和相位輸出，即可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)無沖擊電流，同時(shí)通過調(diào)整變壓器前端電壓Us和裝置輸出電壓UL，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的容性或感性動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
[0036]本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不僅局限于此以上所述的實(shí)施例。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭示的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)包涵在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置包括控制柜、功率柜和開關(guān)柜； 還包括充當(dāng)?shù)刃щ娍蛊鞯膽敉庾儔浩?所述控制柜、所述功率柜和所述開關(guān)柜依次串連接電連接;所述變壓器與所述開關(guān)柜電連接，所述戶外變壓器將所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，其特征在于:所述控制柜中設(shè)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(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置與電網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，其特征在于:所述控制柜通過所述FPGA主控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)所述功率柜內(nèi)的IGBT器件開通關(guān)斷控制，達(dá)到動(dòng)態(tài)無功輸出的目的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)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(guān)柜之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)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(shè)置在所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置中，且與所述開關(guān)柜電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，其特征在于:還包括并網(wǎng)電壓互感器，所述并網(wǎng)電壓互感器設(shè)置在所述戶外變壓器前端，且與電網(wǎng)電連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的等效電抗型動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)無功發(fā)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(wǎng)電壓，同時(shí)通過述動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器裝置輸出電壓UL和戶外變壓器前端電壓Us，實(shí)現(xiàn)了裝置的容性、感性無功的動(dòng)態(tài)輸出。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK205724920SQ201620666520
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】韓偉, 任衛(wèi)紅, 楊培新
【申請(qǐng)人】韓偉, 大力電工襄陽股份有限公司