一种可扩展容量的三相h桥电流源statcom装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，包括三个H桥电流源逆变功率模块，产生PWM信号的控制电路，滤波电路和负载，其中，H桥电流源逆变功率模块由1个或者多个H桥电流源逆变电路并联组成，可扩展逆变器容量。本发明的电流型逆变器由于在其直流供电侧连接大电感，在维持电流方向不变的情况下，H桥的两个桥臂可通过开关顺序改变输出电流方向，所以很容易实现功率的双向变换。
【专利说明】—种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，属于电气自动化设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，在国内和国外所投入使用的静止同步补偿器(STATCOM)都是基于电压源型逆变型，即通过直流侧电容提供电压支撑的逆变器，通过控制逆变器输出电压与系统电压间的电压差使STATCOM吸收或发出无功，从而达到无功调节的目的。电压源逆变器易过流、装置发生短路时容易引起电网波动闪变等故障、补偿容量不容易扩展。对于变换器的启动，电压源型逆变器需要额外的启动限流电路或启动充电电路。电流源型逆变器由于交流电容器的存在，功率半导体器件不会承受较高的电压变化率，而电压源型逆变器如不采取一定的保护措施，可能产生较高的电压变化率。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，通过直流侧的电感控制电流使STATCOM吸收和发出无功，达到调节无功的目的。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，包括三个H桥电流源逆变功率模块，控制电路，滤波电路和负载；所述每个H桥电流源逆变功率模块由I个或者多个H桥电流源逆变电路并联组成；所述三个H桥电流源逆变功率模块的输出与三相电网并联；所述三个H桥电流源逆变功率模块均接入控制电路；所述控制电路用于产生PWM信号；所述滤波电路由三个电容组成，三个电容分别并联在三相电网上；所述负载并联在三相电网上。
[0005]前述的每个H桥电流源逆变电路由4个无寄生二极管的IGBT功率器件构成，所述每个IGBT功率器件的门极驱动信号分别连接到控制电路的PWM信号输出端口，所述每个H桥电流源逆变电路的直流侧连接一个电感。
[0006]前述的H桥电流源逆变功率模块的中性点和滤波电路的中性点相连，构成三相三线制H桥电流源STATCOM装置。
[0007]前述的H桥电流源逆变功率模块的中性点、滤波电路的中性点、负载的中性点和电网的中性点相连，构成三相四线制电流源STATCOM装置。
[0008]本发明具有的优点为:
1)电流型逆变器由于在其直流供电侧连接大电感，在维持电流方向不变的情况下，H桥的两个桥臂可通过开关顺序改变输出电流方向，所以很容易实现功率的双向变换；
2)每个H桥电流源逆变功率模块可由多个H桥电流源逆变电路并联组成，容量扩展非常方便，在工程实施上可根据负荷情况分期投入；
3)电流型逆变器因自身等效为电流源，不会发生短路及过流等故障，因此电流型逆变器不存在过流和短路保护，而一般的电压型逆变器器则较为困难。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1本发明的三相三线制H桥电流源STATCOM装置示意图；
图2为本发明的三相四线制H桥电流源STATCOM装置示意图；
图3为本发明单个H桥电流源逆变电路示意图；
图4为本发明若干个H桥电流源逆变电路并联结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]现结合附图和【具体实施方式】详细说明本发明。
[0011 ] 本发明的H桥电流源STATCOM装置包括三个H桥电流源逆变功率模块，产生PWM信号的控制电路，滤波电路和负载。
[0012]如图4所示，每个H桥电流源逆变功率模块由I个或者多个H桥电流源逆变电路并联组成，如图3所示，每个H桥电流源逆变电路由4个无寄生二极管的IGBT功率器件构成，每个IGBT功率器件的门极驱动信号分别连接到控制电路的PWM信号输出端口，每个H桥电流源逆变电路的直流侧连接一个电感L。如图1和图2中，三个H桥电流源逆变功率模块各由I个H桥电流源逆变电路组成，逆变功率模块A的H桥电流源逆变电路由IGBT功率器件Tal，IGBT功率器件Ta2，IGBT功率器件Ta3和IGBT功率器件Ta4组成H桥，并且四个IGBT功率器件的门极驱动信号均接入控制电路的PWM信号输出端口，逆变电路的直流供电侧连接电感L ;逆变功率模块B的H桥电流源逆变电路由IGBT功率器件Tbl，IGBT功率器件Tb2，IGBT功率器件Tb3和IGBT功率器件Tb4组成H桥，并且四个IGBT功率器件的门极驱动信号均接入控制电路的PWM信号输出端口，逆变电路的直流供电侧连接电感L ;逆变功率模块C的H桥电流源逆变电路由IGBT功率器件Tcl，IGBT功率器件Tc2，IGBT功率器件Tc3和IGBT功率器件Tb4组成H桥，并且四个IGBT功率器件的门极驱动信号均接入控制电路的PWM信号输出端口，逆变电路的直流供电侧连接电感L。多个H桥电流源逆变电路并联可扩展逆变器容量。三个H桥电流源逆变功率模块的输出与三相电网并联。
[0013]滤波电路由三个电容组成，如图1和图2中的电容Cl，电容C2和电容C3，三个电容分别并联在三相电网上。滤波电路可以滤波逆变功率模块产生的谐波电流，同时为中线电流提供回路。
[0014]负载并联在三相电网上。
[0015]本发明中，将H桥电流源逆变功率模块的中性点01和滤波电路的中性点02相连，可以构为三相三线制H桥电流源STATCOM装置，如图1所示。
[0016]将H桥电流源逆变功率模块的中性点01、滤波电路的中性点02、负载的中性点03和电网的中性点04相连，可以构成三相四线制电流源STATCOM装置，如图2所示。
[0017]本发明的工作原理是:
控制电路检测负载和STATCOM三相电流，通过计算产生指令电流，并且发出功率模块的P丽信号。
[0018]H桥电流源逆变功率模块直流侧采用大电感，当STATCOM输出电流为Id时，开通IGBT功率器件TaU Ta4, IGBT功率器件Tbl、Tb4，IGBT功率器件TcU Tc4,电网通过IGBT功率器件向电感L充电。[0019]当STATCOM输出电流为-1d时，开通IGBT功率器件Ta2、Ta3，IGBT功率器件Tb2、Tb3，IGBT功率器件Tc2、Tc3，电网通过IGBT功率器件向电感L充电。
[0020]当STATCOM输出电流从Id变为O时，开通IGBT功率器件Tal、Ta3，IGBT功率器件Tbl、Tb3，IGBT功率器件Tcl、Tc3 ;当STATCOM输出电流从-1d变为O时，开通IGBT功率器件Ta2、Ta4，IGBT功率器件Tb2、Tb4，IGBT功率器件Tc2、Tc4，电感L通过IGBT功率器件放电。
[0021]对于三相三线制电路，当由于器件或者控制差异导致STATCOM发出的三相电流和不为零时，三相电流之和从STATCOM中性点流入滤波电路中性点，给电力提供通路。
[0022]对于三相四线制电路，三相STATCOM可以输出不平衡电流来补偿负载引起的电网电流不平衡。
【权利要求】
1.一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，其特征在于，包括三个H桥电流源逆变功率模块，控制电路，滤波电路和负载；所述每个H桥电流源逆变功率模块由I个或者多个H桥电流源逆变电路并联组成；所述三个H桥电流源逆变功率模块的输出与三相电网并联；所述三个H桥电流源逆变功率模块均接入控制电路；所述控制电路用于产生PWM信号；所述滤波电路由三个电容组成，三个电容分别并联在三相电网上；所述负载并联在三相电网上。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，其特征在于，所述每个H桥电流源逆变电路由4个无寄生二极管的IGBT功率器件构成，所述每个IGBT功率器件的门极驱动信号分别连接到控制电路的PWM信号输出端口，所述每个H桥电流源逆变电路的直流侧连接一个电感。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，其特征在于，所述H桥电流源逆变功率模块的中性点和滤波电路的中性点相连，构成三相三线制H桥电流源STATCOM装置。
4.根据权利要求1所述的一种可扩展容量的三相H桥电流源STATCOM装置，其特征在于，所述H桥电流源逆变功率模块的中性点、滤波电路的中性点、负载的中性点和电网的中性点相连，构成三 相四线制电流源STATCOM装置。
【文档编号】H02M7/49GK104022670SQ201410268782
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】邹积勇, 黄秋燕, 杨志, 杨立军 申请人:威凡智能电气高科技有限公司