專(zhuān)利名稱(chēng)：新型tsvg動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)背景本實(shí)用新型是一種具有動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)穆?lián)接電網(wǎng)系統(tǒng)中的無(wú)功發(fā)生電源。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)自動(dòng)化智能化水平不斷提高，也對(duì)現(xiàn)有電能質(zhì)量提出了更高的要求；TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功功率發(fā)生電源提出了一種面向二十一世紀(jì)突破傳統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償原理的高技術(shù)產(chǎn)品。本實(shí)用新型在提高生產(chǎn)率，減少工業(yè)無(wú)功功率損耗和不必要浪費(fèi)，充分挖掘內(nèi)部潛力，降低成本，提高生產(chǎn)率，具有不可估量的社會(huì)意義；TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功功率發(fā)生電源將成為無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的一個(gè)新亮點(diǎn)，也是電能質(zhì)量控制領(lǐng)域的劃時(shí)代產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是公開(kāi)一種新型TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源，突破傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)品，其中ASVG部分無(wú)需電容和電感來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率，只需要通過(guò)整流和逆變實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。該產(chǎn)品有效地補(bǔ)償了原有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償沒(méi)有補(bǔ)償?shù)牟讲钊萘?，達(dá)到了動(dòng)態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)全程為1；TSVG采用了優(yōu)化特定消諧PWM技術(shù)以減小電壓諧波畸變，其主要電路采用基于可控硅和IGBT智能模塊。
本實(shí)用新型是TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器和ASVG無(wú)功補(bǔ)償器相互并連連接，利用測(cè)量系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)計(jì)算對(duì)系統(tǒng)如何投切，投切的容量，由控制器6，二極管12b、12d、12i、12k、二極管22b、22d、22i、22k、二極管32b、32d、32i、32k，可控硅11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l、可控硅21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l、可控硅31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、31k、3l)，電抗器13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l、電抗器23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l、電抗器33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l，電容器14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l、電容器24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l、電容器34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l組成。其中電抗器13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l、電抗器23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l、電抗器33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l的值可以從0到本實(shí)用新型的應(yīng)用值。其中二極管12b、12d、二極管22b、22d、二極管32b、32d，可控硅11a、11b、11c、11d、11e、可控硅21a、21b、21c、21d、21e、可控硅31a、31b、31c、31d、31e，電抗器13a、13b、13c、13d、13e，電抗器23a、23b、23c、23d、23e、電抗器33a、33b、33c、33d、33e，電容器14a、14b、14c、14d、14e，電容器24a、24b、24c、24d、24e，、電容器34a、34b、34c、34d、34e構(gòu)成星形連接，構(gòu)成三相電容組。其中二極管12i、12k、二極管22i、22k、二極管32i、32k，可控硅11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l，可控硅21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l，可控硅31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l，電抗器13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l，電抗器23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l、電抗器33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l，電容器14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l、電容器24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l、電容器34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l構(gòu)成三角形連接，構(gòu)成三相電容組?？刂破?實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量負(fù)荷的功率因數(shù)，無(wú)功電流與預(yù)先設(shè)定的給定值進(jìn)行比較，動(dòng)態(tài)控制投切不同組數(shù)的電容器，每次切除電容，可控硅11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l，可控硅21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l，可控硅31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l阻斷時(shí)，電容器14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l、電容器24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l，電容器34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l保持一定的電壓，可控硅11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l、可控硅21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l、可控硅31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l開(kāi)關(guān)投入時(shí)只要脈沖列從系統(tǒng)電壓最大值開(kāi)始觸發(fā)。
ASVG的工作原理建立在逆變技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)變壓器或電抗器與電網(wǎng)連接。其基本構(gòu)成單元為逆變器模塊，對(duì)ASVG無(wú)功發(fā)生器逆變器所產(chǎn)生交流電壓的相位和幅值進(jìn)行控制，間接控制系統(tǒng)的無(wú)功電流，達(dá)到補(bǔ)償系統(tǒng)中TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器補(bǔ)償無(wú)功電流階越補(bǔ)償?shù)牟讲睿瑑?yōu)化特定消諧技術(shù)以減小諧波畸變。絕緣柵雙極晶體管IGBT g1、g2、g3、g4、g5、g6分別和二極管1a、2a、3a、4a、5a、6a構(gòu)成三相橋，其中無(wú)功輸出可由調(diào)節(jié)無(wú)功發(fā)生器的輸出電壓 和系統(tǒng)電壓US之間的δ來(lái)調(diào)節(jié)，或者通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)制比調(diào)節(jié)輸出電壓幅值大小，從而間接調(diào)節(jié)無(wú)功輸出功率。TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器可以多組并聯(lián)連接到電網(wǎng)上，利用控制器進(jìn)行控制；ASVG無(wú)功發(fā)生器可以補(bǔ)償TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的補(bǔ)償不連續(xù)的步差。


圖1-7是TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器(星型連接)接線(xiàn)原理圖；圖8-12是TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器(角型連接)接線(xiàn)原理圖；圖13是ASVG無(wú)功發(fā)生器原理圖；圖14是無(wú)功發(fā)生器三相原理圖；圖15是無(wú)功發(fā)生器在容性工況下的矢量圖；圖16是無(wú)功發(fā)生器在零無(wú)功工況下的矢量圖；圖17是無(wú)功發(fā)生器在感性工況下的矢量圖；圖18-24TSVG無(wú)功發(fā)生器(星型連接)接線(xiàn)原理圖；圖25-29TSVG無(wú)功發(fā)生器(角型連接)接線(xiàn)原理圖。
具體實(shí)施方式
新型TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源利用傳統(tǒng)的可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器和ASVG無(wú)功發(fā)生器相結(jié)合，彌補(bǔ)了原有TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器只能階越式調(diào)節(jié)無(wú)功功率的情況，有效利用了ASVG無(wú)功發(fā)生器可以連續(xù)調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，并且它不需要利用電容和電感元件產(chǎn)生無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，所以TSVG將會(huì)成為一種面向二十一世紀(jì)突破傳統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償原理的高技術(shù)產(chǎn)品。
TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器，如圖1-12所示，采用全智能控制對(duì)于三相不平衡補(bǔ)償，由控制器6，二極管12b、12d、12i、12k、二極管22b、22d、22i、22k、二極管32b、32d、32i、32k，可控硅11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l，可控硅21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l，可控硅31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l，電抗器13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l、電抗器23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l，電抗器33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l，電容器14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l，電容器24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l、電容器34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l組成。其中電抗器13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l，電抗器23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l，電抗器33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l的值可以從0到本實(shí)用新型的應(yīng)用值。其中二極管12b、12d、二極管22b、22d、二極管32b、32d，可控硅11a、11b、11c、11d、11e，可控硅21a、21b、21c、21d、21e、可控硅31a、31b、31c、31d、31e，電抗器13a、13b、13c、13d、13e，電抗器23a、23b、23c、23d、23e，電抗器33a、33b、33c、33d、33e，電容器14a、14b、14c、14d、14e、電容器24a、24b、24c、24d、24e、電容器34a、34b、34c、34d、34e構(gòu)成星形連接，構(gòu)成三相電容組。其中二極管12i、12k、二極管22i、22k、二極管32i、32k，可控硅11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l，可控硅21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l、可控硅31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l，電抗器13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l，電抗器23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l、電抗器33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l，電容器14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l，電容器24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l，電容器34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l構(gòu)成三角形連接，構(gòu)成三相電容組?？刂破?實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量負(fù)荷的功率因數(shù)，無(wú)功電流，與預(yù)先設(shè)定的給定值進(jìn)行比較，動(dòng)態(tài)控制投切不同組數(shù)的電容器，以保證功率因數(shù)始終滿(mǎn)足設(shè)定要求。采用二極管半控開(kāi)關(guān)式接線(xiàn)方式，其特點(diǎn)是每次切除電容(可控硅11b、11d、11i、11k、21b、21d、21i、21k、31b、31d、31i、31k阻斷)時(shí)，電容器14b、14d、14i、14k、24b、24d、24i、24k、34b、34d、34i、34k總保持一定的電壓，這樣可控硅22b、22d、22i、22k、22b、22d、22i、22k、32b、32d、32i、32k開(kāi)關(guān)投入時(shí)只要脈沖列從系統(tǒng)電壓最大值開(kāi)始觸發(fā)就可以保證平穩(wěn)過(guò)渡。另外的幾組電容組與上面介紹的電容組1相同。
ASVG無(wú)功發(fā)生器的主電路一般通過(guò)變壓器或電抗器與電網(wǎng)連接。連接變壓器設(shè)計(jì)其漏抗L，無(wú)功發(fā)生器輸出電壓為 系統(tǒng)電壓為 主電路電流為 則ASVG無(wú)功發(fā)生器與系統(tǒng)連接等效圖，如圖13所示。由于ASVG的工作原理建立在逆變器基礎(chǔ)上，其基本構(gòu)成單元為逆變器模塊，結(jié)構(gòu)圖如圖14所示，從整體看，但電平作為一種特殊的串聯(lián)形式，由于其輸出電壓可在-U、0、U，3個(gè)電平中變化，從而在方波工況下，其脈寬可以像單相橋一樣進(jìn)行調(diào)節(jié)；可以提高裝置的容量，并且具有更低的諧波含量。通過(guò)對(duì)ASVG無(wú)功發(fā)生器逆變器所產(chǎn)生交流電壓的相位和幅值的控制，來(lái)間接控制系統(tǒng)的無(wú)功電流，以達(dá)到補(bǔ)償系統(tǒng)中TSC可控硅動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器補(bǔ)償無(wú)功電流階越補(bǔ)償?shù)牟讲?，采用了?yōu)化特定消諧技術(shù)以減小諧波畸變，使得補(bǔ)償無(wú)功連續(xù)穩(wěn)定目的。TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器可以多組并聯(lián)連接到電網(wǎng)上，利用控制器進(jìn)行控制；ASVG無(wú)功發(fā)生器可以補(bǔ)償TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的補(bǔ)償不連續(xù)的步差。
如圖13原理圖所示、圖14三相原理圖所示，絕緣柵雙極晶體管IGBT g1、g2、g3、g4、g5、g6分別和二極管1a、2a、3a、4a、5a、6a構(gòu)成三相橋，其輸出端電壓為 電網(wǎng)電壓為 在保證 和 同相的條件下，該裝置的無(wú)功輸出可由 調(diào)節(jié)，即當(dāng) 的幅值大于 的幅值時(shí)，電抗L上的電壓與 反相，由于電抗電流 落后電抗電壓90°，故電流 超前 90°，如圖15所示，裝置輸出容性無(wú)功功率；反之，當(dāng) 的幅值小于 的幅值時(shí)，電抗L上的電壓與 同相，則電流I落后 90°，如圖17所示，裝置輸出感性無(wú)功功率；當(dāng) 的幅值等于 的幅值時(shí)，如圖16，裝置處于零無(wú)功狀態(tài)?？刂破?實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量負(fù)荷的功率因數(shù)，無(wú)功電流，與預(yù)先設(shè)定的給定值進(jìn)行比較，動(dòng)態(tài)控制無(wú)功要求。
新型TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源工作原理圖，如圖18-29，將動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器TSC和ASVG無(wú)功補(bǔ)償器相互并連連接，利用控制線(xiàn)路對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)計(jì)算對(duì)系統(tǒng)如何投切，投切的容量。該設(shè)備調(diào)節(jié)速度快，響應(yīng)速度＜20ms，可以降低諧波網(wǎng)損，高效節(jié)能；提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，穩(wěn)定電壓，增加變壓器帶載能力。體積小，成本低，損耗小實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)全程為1。
權(quán)利要求1.一種新型TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源，由TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器和ASVG無(wú)功發(fā)生器相互連接組成，其特征是由控制器(6)，二極管(12b、12d、12i、12k)二極管(22b、22d、22i、22k)二極管(32b、32d、32i、32k)可控硅(11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l)可控硅(21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l)可控硅(31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l)電抗器(13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l)電抗器(23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l(23))電抗器(33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l)電容器(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l)電容器(24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l)電容器(34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l)組成；其中電抗器(13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l)電抗器(23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l)電抗器(33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l)的值可以從0到應(yīng)用值，其中二極管(12b、12d)二極管(22b、22d)二極管(32b、32d)可控硅(11a、11b、11c、11d、11e)可控硅(21a、21b、21c、21d、21e)可控硅(31a、31b、31c、31d、31e)電抗器(13a、13b、13c、13d、13e)電抗器(23a、23b、23c、23d、23e)電抗器(33a、33b、33c、33d、33e)電容器(14a、14b、14c、14d、14e)電容器(24a、24b、24c、24d、24e)電容器(34a、34b、34c、34d、34e)構(gòu)成星形連接；其中二極管(12i、12k)二極管(22i、22k)二極管(32i、32k)可控硅(11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l)可控硅(21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l)可控硅(31f、31g、31h、31i、31j、31k、31l)電抗器(13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l)電抗器(23f、23g、23h、23i、23j、23k、23l)電抗器(33f、33g、33h、33i、33j、33k、33l)電容器(14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l)電容器(24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l)電容器(34f、34g、34h、34i、34j、34k、34l)構(gòu)成三角形連接；ASVG通過(guò)變壓器或電抗器與電網(wǎng)連接，其基本構(gòu)成單元為逆變器模塊；絕緣柵雙極晶體管IGBT(g1、g2、g3、g4、g5、g6)分別和二極管(1a、2a、3a、4a、5a、6a)構(gòu)成三相橋。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種新型TSVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生電源，突破了傳統(tǒng)無(wú)功功率概念的約束，是無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的一個(gè)新產(chǎn)品，其中ASVG部分無(wú)需電容和電感來(lái)產(chǎn)生無(wú)功，只需要通過(guò)整流和一逆變實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。該產(chǎn)品有效地解決了原有TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償器補(bǔ)償不連續(xù)，容量存在步差問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，保證補(bǔ)償后的功率因數(shù)全程為1；TSVG采用了優(yōu)化特定消諧PWM技術(shù)以減小電壓諧波畸變，其主要電路采用IGBT智能模塊。本實(shí)用新型由TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器和ASVG無(wú)功發(fā)生器相互并連連接，利用測(cè)量系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)計(jì)算無(wú)功的投切容量，通過(guò)控制可控硅投切電容器進(jìn)行粗調(diào)無(wú)功功率，并通過(guò)控制ASVG實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)無(wú)功功率，裝置采用全智能控制。
文檔編號(hào)G05F1/70GK2888715SQ20052002161
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者紀(jì)延超 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 紀(jì)延超