基于tnpc型的三相靜止無功發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無功功率補償裝置，尤其涉及一種基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]無功功率補償是涉及電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)、理論電工等領(lǐng)域的重大課題。由于電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，使得無功問題受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的以兩電平逆變器作為SVG(Static Var Generator，SVG)主電路的主要優(yōu)點是主電路拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略和控制方法都比較成熟，但在大功率運用中存在許多問題，而三電平逆變器作為一種新型的高壓大容量功率變換器，在得到高質(zhì)量的輸出波形的同時，克服了兩電平變流器的諸多缺點，其中以二極管箝位型的SVG為代表，廣泛的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。
[0003]但是，現(xiàn)有的二極管箝位型的SVG仍然存在一些問題，補償電流的諧波含量較大，而且由于元器件數(shù)量過多，工作可靠性降低，導(dǎo)通損耗增加，進而影響裝置的無功補償特性。開關(guān)頻率增大能夠降低諧波含量，但導(dǎo)通損耗仍然無法降低，而且開關(guān)頻率增大會使器件的開關(guān)損耗增加，導(dǎo)致SVG的效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種成本低、補償效果好、工作可靠性高的靜止無功發(fā)生器。
[0005]為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，包括TNPC型逆變主電路、濾波電路、檢測模塊和控制模塊，其中，所訴的檢測模塊包括電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊、補償電流檢測調(diào)理模塊和電壓檢測調(diào)理模塊，所述的TNPC型逆變主電路連接濾波電路、直流分壓電容C1、直流分壓電容C2和控制模塊，所述的濾波電路連接所需無功補償?shù)娜嚯娋W(wǎng)和補償電流檢測調(diào)理模塊，所述的三相電網(wǎng)連接電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊，所述的直流分壓電容C1和直流分壓電容C2連接逆變主電路和電壓檢測調(diào)理模塊，所述的電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊、補償電流檢測調(diào)理模塊、電壓檢測調(diào)理模塊輸出端連接到控制模塊的輸入端，所述控制模塊的輸出端接入到T型三電平逆變主電路的開關(guān)器件。
[0007]作為優(yōu)選，所述的TNPC型逆變主電路每一相由4個IGBT連接組成T型，其中，V1的發(fā)射極與V2的集電極相連，V i的發(fā)射極與V2的集電極的連接點與集電極相連，V 3的發(fā)射極與￥4的發(fā)射極相連，V 4的集電極連接到直流分壓電容C:和直流分壓電容C 2的連接點，\、V2, V3, ￥4連接構(gòu)成TNPC型逆變主電路的A相，B相、C相與A相并聯(lián)，B相的V 5、V6,V7、％和C相的V 9、V10, Vin V12與A相的V ^ V2, V3, V4連接方式相同，整個TNPC型逆變主電路共由12個IGBT連接構(gòu)成。
[0008]作為優(yōu)選，所述的直流分壓電容C1、直流分壓電容C2串聯(lián)，C:、C2的連接點與V 4、V8、V12的集電極相連。
[0009]作為優(yōu)選，所述的濾波電路采用LCL型濾波器。
[0010]作為優(yōu)選，所述的TNPC型逆變主電路的開關(guān)器件，豎管(V^ V2、V5、V6、V9、V10)選用型號為 CM200DY-34A 的 IGBT，橫管(V3, V4, V7, V8, Vin V12)選用型號為 CM400C1Y-24S 的IGBT0
[0011]作為優(yōu)選，所述的檢測模塊包括電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊、補償電流檢測調(diào)理模塊和直流側(cè)電壓檢測調(diào)理模塊，其中，所述電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊和補償電流檢測調(diào)理模塊均采用宇波模塊CHB-200P型號的霍爾電流傳感器；所述直流側(cè)電壓檢測調(diào)理模塊采用宇波模塊CHV-100型號的霍爾電壓傳感器；所述驅(qū)動電路選用美國IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動芯片；所述DSP控制器選用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為系統(tǒng)主控芯片。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:
[0013]利用TNPC型逆變電路，使之巧妙的與現(xiàn)有的SVG相結(jié)合，以TNPC型逆變主電路取代二極管箝位型逆變主電路的拓撲結(jié)構(gòu)，不僅降低了 SVG裝置輸出補償電流的諧波含量，使主電路適應(yīng)能力更強，而且還減少了電流通路中的開關(guān)器件的個數(shù)，使傳導(dǎo)損耗有明顯的降低?；赥NPC型的靜止無功發(fā)生裝置成本更低，無功功率補償范圍更寬、補償效果更好，并且大大提高了 SVG裝置的工作可靠性。
[0014]【附圖說明】:
[0015]附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖2是本實用新型的系統(tǒng)控制電路圖。
[0017]【具體實施方式】:
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述，但本實用新型的保護范圍不限于以下所述。
[0019]本實用新型的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，包括TNPC型逆變主電路、濾波電路、檢測模塊和控制模塊，它與三相電網(wǎng)并聯(lián)連接。其中，所述TNPC型逆變主電路輸入端連接直流分壓電容，所述TNPC型逆變主電路與濾波電路相連，所訴濾波電路連接到三相電網(wǎng)上，所述檢測模塊分別檢測三相電網(wǎng)電流、TNPC型逆變主電路的輸出端電流和直流分壓電容端電壓，所述控制模塊將檢測到的信號轉(zhuǎn)換成PWM脈沖，通過驅(qū)動電路來控制TNPC型逆變主電路開關(guān)器件的通斷，實現(xiàn)對三相電網(wǎng)的動態(tài)無功補償。
[0020]遵從本實用新型的方案，本實施例的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器具體包括:三相電網(wǎng)⑴、電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊⑵、補償電流檢測調(diào)理模塊⑶、直流側(cè)電容電壓檢測調(diào)理模塊(4)、TNPC型逆變主電路(5)、濾波電路￠)、直流分壓電容C1 (7)、IR2110驅(qū)動電路⑶、DSP控制器(9)、直流分壓電容C2(1)。其中:
[0021]所述TNPC型逆變主電路(5)輸入端與直流分壓電容C1 (7)和直流分壓電容C2 (10)相連，TNPC型逆變主電路(5)輸出端通過濾波電路(6)并聯(lián)連接到三相電網(wǎng)(I)，為其補償無功電流；利用電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)和補償電流檢測調(diào)理模塊(3)檢測調(diào)理三相電網(wǎng)(I)和TNPC型逆變主電路(5)輸出的電流信號，將檢測調(diào)理后的電流信號送給DSP控制器(9);利用電壓檢測調(diào)理模塊⑷檢測調(diào)理直流分壓電容C1 (7)和直流分壓電容C2 (10)的電壓，再將檢測調(diào)理后的電壓信號送給DSP控制器(9);送入DSP控制器(9)的信號在DSP內(nèi)部進行處理，實現(xiàn)中點電位的控制并且輸出需要補償?shù)男盘?，再連接到IR2110驅(qū)動電路
(8)，轉(zhuǎn)化成TNPC型逆變主電路(5)開關(guān)器件的驅(qū)動信號控制其通斷，實現(xiàn)本實用新型基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器的電壓電流雙閉環(huán)反饋控制。
[0022]本實施例中各部件選擇如下:
[0023]所述電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)和補償電流檢測調(diào)理模塊(3)均采用宇波模塊CHB-200P型號的霍爾電流傳感器。所述電壓檢測調(diào)理模塊(3)采用宇波模塊CHV-100型號的霍爾電壓傳感器。所述TNPC型逆變主電路(5)的開關(guān)器件豎管(VpHHViq)選用型號為 CM200DY-34A 的 IGBT，橫管(V3、V4、V7、Vs、Vn、V12)選用型號為 CM400C1Y-24S 的IGBT0所述濾波電路(6)由參數(shù)相同的電感L11 ,L12、L13，參數(shù)相同的L21、L22、L23和參數(shù)相同的Cfn Cf2, Cf3組成。所述IR2110驅(qū)動電路(8)采用美國IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動芯片。所述DSP控制器(9)采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為主控芯片。
[0024]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:包括TNPC型逆變主電路(5)、濾波電路(6)、檢測模塊和控制模塊，其中，所訴的檢測模塊包括電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)、補償電流檢測調(diào)理模塊(3)和電壓檢測調(diào)理模塊(4)，所述的TNPC型逆變主電路(5)連接濾波電路出)、直流分壓電容C1 (7)、直流分壓電容C2(10)和控制模塊，所述的濾波電路(6)連接所需無功補償?shù)娜嚯娋W(wǎng)⑴和補償電流檢測調(diào)理模塊(3)，所述的三相電網(wǎng)⑴連接電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)，所述的直流分壓電容C1W和直流分壓電容C2(1)連接逆變主電路(5)和電壓檢測調(diào)理模塊(4)，所述的電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)、補償電流檢測調(diào)理模塊(3)、電壓檢測調(diào)理模塊(4)輸出端連接到控制模塊的輸入端，所述控制模塊的輸出端接入到T型三電平逆變主電路(I)的開關(guān)器件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:所述的TNPC型逆變主電路⑴每一相由4個IGBT連接組成T型，其中，V1的發(fā)射極與V2的集電極相連,V1的發(fā)射極與V2的集電極的連接點與V3的集電極相連，V3的發(fā)射極與發(fā)射極相連，乂4的集電極連接到直流分壓電容C I (7)和直流分壓電容C2(1)的連接點，V1, V2, V3,乂4連接構(gòu)成TNPC型逆變主電路⑴的A相，B相、C相與A相并聯(lián)，B相的V 5、V6, V7, %和C相的V9、V10, V11、V12與A相的V P V2, V3, V4連接方式相同，整個TNPC型逆變主電路⑴共由12個IGBT連接構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:所述的直流分壓電容C1 (7)、直流分壓電容C2(1)串聯(lián)，Cn C2的連接點與V 4、V8, V12的集電極相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:所述的濾波電路(6)采用LCL型濾波電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:所述的TNPC型逆變主電路⑴的開關(guān)器件，豎管(V1J2J5J6J9Jiq)選用型號為CM200DY-34A的IGBT，橫管(V3、V4、V7、V8、Vn、V12)選用型號為 CM400C1Y-24S 的 IGBT06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，其特征在于:所述的檢測模塊包括電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)、補償電流檢測調(diào)理模塊(3)和直流側(cè)電壓檢測調(diào)理模塊(4)，其中，所述電網(wǎng)電流檢測調(diào)理模塊(2)和補償電流檢測調(diào)理模塊(3)均采用宇波模塊CHB-200P型號的霍爾電流傳感器；所述直流側(cè)電壓檢測調(diào)理模塊(4)采用宇波模塊CHV-100型號的霍爾電壓傳感器；所述驅(qū)動電路(8)選用美國IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動芯片；所述DSP控制器(9)選用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為系統(tǒng)主控芯片。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于TNPC型的三相靜止無功發(fā)生器，包括TNPC型(T型三電平)逆變主電路、濾波電路、檢測模塊和控制模塊。其中，所述TNPC型逆變主電路輸出端通過濾波電路并聯(lián)到三相電網(wǎng)上，所述檢測模塊分別檢測三相電網(wǎng)、TNPC型逆變主電路輸出端的電流和兩個直流分壓電容的端電壓，所述控制模塊將檢測到的信號轉(zhuǎn)換成PWM脈沖，通過驅(qū)動電路來控制TNPC型逆變主電路開關(guān)器件的通斷，實現(xiàn)對三相電網(wǎng)的動態(tài)無功補償。該裝置利用TNPC型逆變主電路取代現(xiàn)有的二極管箝位型(NPC型)逆變主電路的SVG拓撲結(jié)構(gòu)，不僅降低了補償電流的諧波含量，而且減少了電流通路中的開關(guān)器件的個數(shù)，降低了傳導(dǎo)損耗。因此本實用新型無功功率補償效果更好，減小了SVG的體積，降低成本，并且提高了SVG裝置工作的可靠性。
【IPC分類】H02M7/483, H02J3/18
【公開號】CN204809873
【申請?zhí)枴緾N201520511065
【發(fā)明人】李文娟, 馮杰
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月15日