基于H橋級聯型SVG功率單元電路制造技術

本實用新型專利技術公開一種基于H橋級聯型SVG功率單元電路，主要為了提供一種應用于中高壓中的基于H橋級聯型SVG功率單元電路。本實用新型專利技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路，包括電連接的H橋逆變電路、供電電路、放電電路、旁路電路以及控制器，其中，所述H橋逆變電路，用于生成無功功率；所述供電電路，用于從母線上獲取電能，提供所述H橋逆變電路功率管驅動和所述控制器工作所需的電能；所述放電電路，用于調整所述功率單元電路的電容電壓；所述旁路電路，電連接所述H橋逆變電路的交流端口，用于實現SVG的冗余控制；控制器，用于采樣所述供電電路的直流電壓，對H橋逆變電路、所述放電電路和所述旁路電路進行控制。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于H橋級聯型SVG功率單元電路。
技術介紹
隨著電力電子技術的發展，傳統的動態無功補償(SVC)裝置逐漸為靜止無功發生器(SVG)裝置所替代，由于受目前電力電子開關器件的限制，并聯型SVG常用于低壓供電系統無功補償場合。對于中、高壓大容量無功補償場合，并聯型SVG主電路一般需要開關器件的串、并聯，多重化和多電平技術，采用開關器件的串、并聯需要解決器件的動態均壓、均流問題；多重化技術中采用的變壓器具有飽和性和非線性，帶來控制復雜、保護困難等問題。采用多電平技術是提高SVG容量的一個重要的研究方向，多電平逆變器主要有二極管箝位型多電平逆變器、飛跨電容型多電平逆變器和H橋級聯型多電平逆變器。H橋級聯型多電平逆變器與二極管箝位型多電平逆變器和飛跨電容型多電平逆變器相比，其主電路簡單，由于無箝位器件的限制，易于實現較大的電平數目。將H橋級聯型多電平逆變器的拓撲結構應用于SVG中，可以顯著提高SVG的電壓和無功補償容量，具有廣闊的應用前景。在電力電子裝置特別是高壓電力電子裝置中，功率單元級聯是提高容量和電壓等級的有效方法，SVG采用功率單元級聯實現高壓和大容量。中高壓H橋級聯型SVG存在下面幾個問題I、SVG的電壓和容量增加，級聯的功率單元也增加，使SVG裝置的可靠性下降；2、H橋級聯型SVG中各H橋單元的直流電容相互獨立，各H橋電容電壓的均衡控制成為一個難點；3、在功率單元中，功率管的驅動電源和功率單元控制器的電源獲得是個難點；4、H橋級聯型高壓SVG的功率單元電位很高，需考慮H橋功率單元與地之間的高壓隔離問題。
技術實現思路
針對上述問題，本技術提供一種能夠實現高位電容取能、旁路控制和電容電壓均衡控制的基于H橋級聯型SVG功率單元電路。為達到上述目的，本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路，包括電連接的H橋逆變電路、供電電路、放電電路、旁路電路以及控制器，其中，所述H橋逆變電路，用于生成無功功率；所述供電電路，用于從母線上獲取電能，提供所述H橋逆變電路功率管驅動和所述控制器工作所需的電能；所述放電電路，用于調整所述功率單元電路的電容電壓；所述旁路電路，電連接所述H橋逆變電路的交流端口，用于實現SVG的冗余控制；控制器，用于采樣所述供電電路的直流電壓，對H橋逆變電路、所述放電電路和所述旁路電路進行控制。進一步地，所述H橋逆變電路包括IGBT管Tl和IGBT管T2構成H橋逆變電路的一個橋臂，IGBT管T3和IGBT管T4構成H橋逆變電路的另一個橋臂，以及與IGBT管Tl和IGBT管T2構成的橋臂相并聯的緩沖電容C3，與IGBT管T3和IGBT管T4構成的橋臂相并聯的緩沖電容C2。進一步地，所述供電電路，包括三個并聯的直流電壓支撐電容C4、C5、C6和分別并聯在三個電容兩端的均壓電阻R2、R3以及DC/DC電源，其中所述DC/DC電源的等效阻抗阻值與均壓電阻R2和R3的阻值相等。于一具體實施中，所述放電電路，由一個放電功率開關T5和一個放電電阻R4串聯構成。進一步地，所述旁路電路，包括兩個反向并聯的晶閘管Ql、Q2、并聯連接在晶閘管兩端的緩沖電路以及BOD保護電路，其中兩個反向并聯的晶閘管Ql、Q2的與H橋逆變電路的交流端口相連，緩沖電路由串聯連接的電容Cl和Rl構成，晶閘管Q1、Q2的陰極連接BOD保護電路。優選地，所述DC/DC電源是恒阻抗的開關電源。本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路1、H橋功率單元電路自供電的電容取能；2、H橋功率單元的直流電壓均衡控制采用放電方式；3、旁路電路實現SVG裝置的冗余控制方式，增加可靠性；4、功率單元與主控系統采用光纖通信，解決強弱電之間的隔離問題和干擾問題；5、功率單元的高壓隔離。附圖說明圖I是本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路實施例的框圖；圖2是本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路實施例的電路結構示意圖；圖3為本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路實施例的電容取能電路的結構示意圖；圖4是本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路實施例的BOD保護電路的結構示意圖。具體實施方式下面結合說明書附圖對本技術做進一步的描述。 如圖I所示，本技術基于H橋級聯型SVG功率單元電路，包括電連接的H橋逆變電路I、供電電路2、放電電路3、旁路電路4以及控制器5，其中，所述H橋逆變電路，用于生成無功功率；所述供電電路，用于從母線上獲取電能，提供所述H橋逆變電路功率管驅動和所述控制器工作所需的電能；所述放電電路，用于調整所述功率單元電路的電容電壓；所述旁路電路，電連接所述H橋逆變電路的交流端口，用于實現SVG的冗余控制；控制器，用于采樣所述供電電路的直流電壓，對H橋逆變電路、所述放電電路和所述旁路電路進行控制。在H橋逆變電路中，當IGBT管主動關斷以及在二極管反向恢復時，由于di/dt很高，回路電感會在IGBT管和二極管中感應出開關過電壓。這一效應使得關斷損耗增加，且功率半導體的電壓應力也隨之增加。因此，在采用硬開關的變流器中，換流回路的總電感應 當盡可能的小，特別重要的是注意保持直流母線回路的電感盡可能的小。為了降低直流母線回路的寄生電感值，采用層疊狀的銅排連接直流電壓支撐電容和功率模塊，此類結構可將銅排的電感降低至25 50nH的范圍，但這些電感對功率模塊仍有影響，可通過在功率模塊的直流回路端子間并聯C、RC或RCD等緩沖電路來進一步減小。在大多數情況下，一個由薄膜電容構成的簡單C緩沖電路便足夠了，電容值約在O. l-2uF之間。如圖2所示，本實施例通過并聯電容C2和C3作為緩沖電路。所述H橋逆變電路I包括IGBT管Tl和IGBT管T2構成H橋逆變電路的一個橋臂，IGBT管T3和IGBT管T4構成H橋逆變電路的另一個橋臂，以及與IGBT管Tl和IGBT管T2構成的橋臂相并聯的緩沖電容C3，與IGBT管T3和IGBT管T4構成的橋臂相并聯的緩沖電容C2，四個IGBT管構成H橋逆變電路的功勞模塊，C3電路為Tl和T2的吸收電路，C2電路為T3和T4的吸收電路。如圖2所示，所述供電電路2，包括三個并聯的直流電壓支撐電容C4、C5、C6和分別并聯在三個電容兩端的均壓電阻R2、R3以及DC/DC電源，其中所述DC/DC電源的等效阻抗阻值與均壓電阻R2和R3的阻值相等。所述DC/DC電源是恒阻抗的開關電源，開關電源的等效阻抗阻值與均壓電阻R2和R3的阻值相等，這保證了串聯電容器C4、C5和C6的均壓。H橋逆變電路的各個功率開關的驅動電源和控制器的電源是由DC/DC開關電源提供。所述放電電路3，由一個放電功率開關T5和一個放電電阻R4串聯構成。它是由IGBT管T5和放電電阻R4串聯組成，放電電路與直流電壓支撐電容相并聯?？刂破魍ㄟ^PWM調制策略控制功率開關T5的導通和關斷，調節并聯于直流電壓支撐電容兩端的等效電阻值，實現對H橋功率單元電容電壓的均衡控制。如圖2-4所示，所述旁路電路4，包括兩個反向并聯的晶閘管Q1、Q2、并聯連接在晶閘管兩端的緩沖電路以及BOD保護電路，其中兩個反向并聯的晶閘管Ql、Q2的與H橋逆變電路的交流端口相連，緩沖電路由串聯連接的電容Cl和Rl構成，晶閘管Q1、Q2的陰極連接BOD保護電路。當H橋逆變電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于H橋級聯型SVG功率單元電路，其特征在于：包括電連接的H橋逆變電路、供電電路、放電電路、旁路電路以及控制器，其中，所述H橋逆變電路，用于生成無功功率；所述供電電路，用于從母線上獲取電能，提供所述H橋逆變電路功率管驅動和所述控制器工作所需的電能；所述放電電路，用于調整所述功率單元電路的電容電壓；所述旁路電路，電連接所述H橋逆變電路的交流端口，用于實現SVG的冗余控制；控制器，用于采樣所述供電電路的直流電壓，對H橋逆變電路、所述放電電路和所述旁路電路進行控制。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚自立，
申請(專利權)人：中冶華天工程技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：