專利名稱：多功能大功率電力電子變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子變流器，特別涉及一種采用混合型無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，具有傳遞有功能量、補(bǔ)償電網(wǎng)無功、消除電網(wǎng)諧波等多功能的電力電子變流器。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各種沖擊性負(fù)荷如工業(yè)電弧爐、電力機(jī)車、軋鋼機(jī)等使得電網(wǎng)上電壓波動(dòng)頻繁，大量的半導(dǎo)體整流設(shè)備在電網(wǎng)中造成諧波，使得電能質(zhì)量變差。新的敏感設(shè)備的大量出現(xiàn)(如半導(dǎo)體制造廠等)，又對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。同時(shí)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種拓?fù)漕愋偷拇蠊β首兞髌饕呀?jīng)廣泛的使用在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來越重要的作用。為保障電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求，各類靜止無功補(bǔ)償器(SVC)、靜止無功發(fā)生器(SVG)、大功率電力電子變壓器(SST)等裝置應(yīng)運(yùn)而生。但當(dāng)今的大功率變流器、大功率電力電子變壓器、SVC、SVG都存在著各自的缺點(diǎn)和不足I、大功率變流器功能比較單一，在很多情況下變流器的剩余容量很多，如在交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中大功率變流器在電機(jī)啟動(dòng)后即被切除，處于閑置狀態(tài)，使其額定的功率容量不能得到充分的利用，這造成了變流器在使用過程中的浪費(fèi)。2、近年來，大功率電力電子變壓器(SST)得到了廣泛的關(guān)注，但是電力電子變壓器在傳輸有功能量的同時(shí)，并未考慮到大容量的無功補(bǔ)償。使電力電子變壓器功能和容量并未得到充分利用。3、大多數(shù)的大功率變流器和大功率的電力電子變壓器即使具備無功補(bǔ)償?shù)墓δ?，由于自身首先要保障有功能量的傳遞，所補(bǔ)償?shù)臒o功也相當(dāng)有限，實(shí)用價(jià)值不高。4、TCR型SVC通過控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻來控制流過電抗器的電流，從而快速的跟蹤負(fù)載無功的功率，并通過分相控制補(bǔ)償三相不對(duì)稱，與其匹配的交流濾波裝置來吸收諧波，是一種技術(shù)成熟、性價(jià)比高、具有較大補(bǔ)償容量的產(chǎn)品。但響應(yīng)時(shí)間較慢，對(duì)閃變的改善率低，甚至有時(shí)會(huì)造成閃變加劇。TSC型SVC采用了電容器組投切方式，可實(shí)現(xiàn)無功的大容量分級(jí)調(diào)節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但這種方式仍存在補(bǔ)償速度慢，又由于電容器的投切是分級(jí)進(jìn)行的，產(chǎn)生的無功補(bǔ)償量也是階躍式的，會(huì)使電網(wǎng)出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償狀態(tài)。5、SVG采用全控型器件，響應(yīng)速度快，抑制閃變效果好，但是并不具備傳遞有功能量的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種可以充分利用變流器的功能和容量，改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高對(duì)閃變的抑制效果，具有傳遞有功能量、補(bǔ)償電網(wǎng)無功和消除電網(wǎng)諧波的多功能的電力電子變流器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的一種多功能大功率電力電子變流器，包括三相交流電源、大功率電力電子變流器及其控制器以及SVC，所述控制器設(shè)有與其相連的電流、電壓傳感器組和驅(qū)動(dòng)電路，所述SVC的輸入端并聯(lián)接入所述三相交流電源出口處的電網(wǎng)上；所述大功率電力電子變流器包括三相電抗器、三相全控型整流級(jí)、直流變換電路、三相或單相全控型逆變級(jí)和三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)，其中，所述三相電抗器的輸入端并聯(lián)于所述三相交流電源出口處的電網(wǎng)上，所述三相電抗器的輸出端連接至所述三相全控型整流級(jí)的輸入端，所述三相全控型整流級(jí)的輸出端通過所述直流變換電路連接至所述三相或單相全控型逆變級(jí)的輸入端，所述三相或單相全控型逆變級(jí)的輸出端連接至所述三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)；所述電流、電壓傳感器組包括第一電流傳感器組、第二電流傳感器組、電壓傳感器、直流電壓傳感器和直流電流傳感器，其中，所述第一電流傳感器組的輸入端連接至所述三相電抗器的輸入端電網(wǎng)上，所述第二電流傳感器組的輸入端連接至所述電網(wǎng)其他負(fù)載的輸入端電網(wǎng)上，所述電壓傳感器的輸入端并聯(lián)于所述三相交流電源出口處的電網(wǎng)上，所述直流電壓傳感器的輸入端和直流電流傳感器的輸入端連接至所述直流變換電路，所述第一電流傳感器組、第二電流傳感器組、電壓傳感器、直流電壓傳感器和直流電流傳感器的輸出端分別與所述控制器連接；所述驅(qū)動(dòng)電路包括第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、第三驅(qū)動(dòng)電路和第四驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、第三驅(qū)動(dòng)電路、第四驅(qū)動(dòng)電路各輸入端分別與所述控制器連接，所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接至所述三相全控型整流級(jí)，所述第二驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接至所述SVC，所述第三驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接至所述三相或單相全控型逆變級(jí)，所述第四驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接至所述直流變換電路；所述三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)輸出的負(fù)載反饋信號(hào)與所述控制器連接；所述控制器采集所述第一電流傳感器組、第二電流傳感器組、電壓傳感器、直流電壓傳感器和直流電流傳感器的檢測(cè)信號(hào)和負(fù)載或電網(wǎng)相關(guān)的反饋信號(hào)，計(jì)算出電網(wǎng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o功量，判斷所述三相全控型整流級(jí)是否有剩余容量，若無剩余容量，則僅采用SVC補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率；若所述三相全控型整流級(jí)剩余容量達(dá)到其補(bǔ)償無功的工作余度，則采用所述三相全控型整流級(jí)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率；所述第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、第三驅(qū)動(dòng)電路和第四驅(qū)動(dòng)電路分別接收所述控制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)所述三相全控型整流級(jí)、SVC、三相或單相的逆變級(jí)和隔離的直流變換電路。本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器，其中所述直流變換電路為隔離或非隔離的直流變換電路。本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于由于設(shè)置了大功率電力電子變流器和SVC及其控制器，控制器設(shè)有電流、電壓傳感器組和驅(qū)動(dòng)電路，將大功率變流器或大功率電力電子變壓器電網(wǎng)側(cè)可補(bǔ)償小容量無功功率的全控型整流級(jí)與大容量的SVC結(jié)合起來，采用混合型無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，因此具有傳遞有功能量、補(bǔ)償電網(wǎng)無功和消除電網(wǎng)諧波等多種功能。下面將結(jié)合實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

[0019]圖I是本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器的方框圖；圖2是大功率電力電子變流器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是控制器芯片的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是系統(tǒng)控制器的控制流程圖；圖5為三相全控型整流級(jí)與SVC相配合的無功補(bǔ)償控制流程圖；圖6為三相全控型整流級(jí)的控制流程圖；圖7為隔離的直流變換電路控制流程圖；圖8為三相或單相全控型逆變器控制流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器，包括三相交流電源、大功率電力電子變流器及其控制器和SVC。參照?qǐng)DI，大功率電力電子變流器包括三相電抗器3、三相全控型整流級(jí)8、直流變換電路11、三相或單相全控型逆變級(jí)14和三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)16。三相電抗器3的輸入端并聯(lián)于三相交流電源I出口處的電網(wǎng)上，三相電抗器3的輸出端連接至三相全控型整流級(jí)8的輸入端，三相全控型整流級(jí)8的輸出端通過直流變換電路11連接至三相或單相全控型逆變級(jí)14的輸入端，三相或單相全控型逆變級(jí)14的輸出端連接至三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)16。SVC6的輸入端并連接入三相交流電源I出口處的電網(wǎng)上?？刂破髟O(shè)有與其相連的電流、電壓傳感器組和驅(qū)動(dòng)電路。電流、電壓傳感器組包括第一電流傳感器組4、第二電流傳感器組7、電壓傳感器5、直流電壓傳感器12和直流電流傳感器19。第一電流傳感器組4的輸入端連接至三相電抗器3的輸入端電網(wǎng)上，第二電流傳感器組7的輸入端連接至電網(wǎng)其他負(fù)載2的輸入端電網(wǎng)上，電壓傳感器5的輸入端并聯(lián)于三相交流電源I出口處的電網(wǎng)上，直流電壓傳感器12的輸入端和直流電流傳感器19的輸入端連接至直流變換電路11，第一電流傳感器組4、第二電流傳感器組7、電壓傳感器5、直流電壓傳感器12和直流電流傳感器19的輸出端分別與控制器13連接。驅(qū)動(dòng)電路包括第一驅(qū)動(dòng)電路9、第二驅(qū)動(dòng)電路10、第三驅(qū)動(dòng)電路15和第四驅(qū)動(dòng)電路18。第一驅(qū)動(dòng)電路9、第二驅(qū)動(dòng)電路10、第三驅(qū)動(dòng)電路15、第四驅(qū)動(dòng)電路18各輸入端分別與控制器13連接，第一驅(qū)動(dòng)電路9的輸出端連接至三相全控型整流級(jí)8，第二驅(qū)動(dòng)電路10的輸出端連接至SVC6，第三驅(qū)動(dòng)電路15的輸出端連接至三相或單相全控型逆變級(jí)14，第四驅(qū)動(dòng)電路18的輸出端連接至直流變換電路11。三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)16輸出的負(fù)載或電網(wǎng)的反饋信號(hào)17與控制器13連接。下面說明本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器的工作過程。三相電抗器3用于變流器整流級(jí)8輸出電壓濾波，調(diào)節(jié)整流級(jí)8輸出電壓矢量與電網(wǎng)電壓矢量的相位關(guān)系。第一組電流傳感器4檢測(cè)變流器的輸入電流，電壓傳感器組5檢測(cè)三相電網(wǎng)電壓，第二組電流傳感器7檢測(cè)三相電網(wǎng)中的電流，直流電壓傳感器組12檢測(cè)變流器整流級(jí)直流側(cè)的電壓，對(duì)于隔離的直流變換電路11直流電流傳感器19檢測(cè)變壓器副邊直流側(cè)輸出的電流，將第一電流傳感器組4、第二電流傳感器組7、電壓傳感器5、直流電壓傳感器12和直流電流傳感器19的檢測(cè)信號(hào)和檢測(cè)負(fù)載或電網(wǎng)相關(guān)的反饋信號(hào)17送入控制器13?？刂破?3由第二電流傳感器組7和電壓傳感器5的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算出電網(wǎng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o功量，判斷三相全控型整流級(jí)8是否有剩余容量，若無剩余容量，則僅采用SVC補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率，變流器僅工作在傳遞有功能量工作模式；若三相全控型整流級(jí)8剩余容量達(dá)到其補(bǔ)償無功的工作余度，則采用三相全控型整流級(jí)8補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率。三相全控型整流級(jí)8工作在既傳遞有功能量，又補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率的工作模式。首先動(dòng)作SVC補(bǔ)償電網(wǎng)中大部分的無功量，留出三相全控型整流級(jí)8補(bǔ)償無功的空間，計(jì)算出三相全控型整流級(jí)8所需補(bǔ)償無功量后，作為三相全控型整流級(jí)8的無功給定，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。將直流電壓傳感器12的檢測(cè)信號(hào)，作為三相全控型整流級(jí)8的有功給定，保障三相全控型整流級(jí)8的直流側(cè)電壓恒定，實(shí)現(xiàn)三相全控型整流級(jí)8的有功能量傳遞。根據(jù)負(fù)載的需要選用隔離或非隔離的直流變換電路11，實(shí)現(xiàn)負(fù)載與電網(wǎng)之間的直流隔離與解耦。負(fù)載或電網(wǎng)的反饋信號(hào)17，將不同負(fù)載的控制信號(hào)如電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號(hào)傳送給控制器13，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同負(fù)載的控制。第一驅(qū)動(dòng)電路9、第二驅(qū)動(dòng)電路10、第三驅(qū)動(dòng)電路15和第四驅(qū)動(dòng)電路18分別接收控制器13的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)三相全控型整流級(jí)8、SVC、三相或單相的逆變級(jí)14和隔離的直流變換電路11。三相或單相全控型逆變級(jí)14可采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略以滿足不同負(fù)載的需要。在本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器中，控制器可采用美國TI公司的DSP-TMS320F2812芯片。其中包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化采樣單元和PWM脈沖輸出單元(在DSP-TMS320F2812 片內(nèi)的 AD 單元和 DSP-TMS320F2812 的 PWM 脈沖輸出)。參照?qǐng)D3，在第一組電流傳感器組4、第二組電流傳感器組7、電壓傳感器組5、直流電壓傳感器組12和直流電流傳感器19中，電流傳感器采用南京中霍公司的TBC-SY/SYS雙環(huán)系列閉環(huán)霍爾電流傳感器，電壓傳感器采用南京中霍公司的VSM025A型霍爾電壓傳感器。驅(qū)動(dòng)電路采用三菱公司的M57962芯片。第一組電流傳感器組4、第二組電流傳感器組7、電壓傳感器組5、直流電壓傳感器組12和直流電流傳感器19所檢測(cè)出的信號(hào)傳送給控制器13進(jìn)行運(yùn)算，輸出PWM的占空比，并控制脈寬調(diào)制PWM生成單元輸出PWM控制信號(hào)至第一驅(qū)動(dòng)電路9、第二驅(qū)動(dòng)電路10、第三驅(qū)動(dòng)電路15和第四驅(qū)動(dòng)電路18。在本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器的不同實(shí)施例中，直流變換電路11可以是隔離或非隔離的直流變換電路。參照?qǐng)D4，控制器13執(zhí)行的邏輯控制步驟包括第一步初始化系統(tǒng)；第二步啟動(dòng)第一組電流傳感器組4、電壓傳感器組5、第二組電流傳感器組7、直、流電壓傳感器組12、直流電流傳感器組19、以及負(fù)載或電網(wǎng)的反饋信號(hào)17 ；第三步注冊(cè)三相全控型整流級(jí)8與SVC6的控制任務(wù)、注冊(cè)隔離的直流變換電路11控制任務(wù)、注冊(cè)三相或單相全控型逆變器14控制任務(wù)；第四步結(jié)合參照?qǐng)D5，進(jìn)入三相全控型整流級(jí)8與SVC6相配合的無功補(bǔ)償控制第I步通過第二組電流傳感器組7、電壓傳感器組5進(jìn)行瞬時(shí)無功檢測(cè)，獲取電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功量；第2步通過電流傳感器組14檢測(cè)三相全控整流級(jí)8交流側(cè)的輸入電流，并判斷三相全控整流級(jí)8的剩余容量是否滿足補(bǔ)償無功的工作值，即三相全控整流級(jí)8用于剩余容量補(bǔ)償無功所設(shè)定最小剩余容量，如果否，僅由SVC6補(bǔ)償電網(wǎng)無功，三相全控型整流級(jí)8僅對(duì)后級(jí)隔離或非隔離的直流變換電路11傳遞有功能量，采用單位功率因數(shù)運(yùn)行，不對(duì)電網(wǎng)提供任何無功，執(zhí)行第五步； 如果是，執(zhí)行下一步；第3步判斷三相全控型整流級(jí)8的剩余容量是否可以完全補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功量，如果是，則完全由三相全控型整流級(jí)8補(bǔ)償電網(wǎng)無功，SVC6不工作，執(zhí)行第五步；如果否，則由三相全控型整流級(jí)8與SVC6的配合補(bǔ)償電網(wǎng)的無功量，即由SVC6補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中的大部分無功，剩余無功量部分由三相全控型整流級(jí)8提供補(bǔ)償，三相全控型整流級(jí)8在非單位功率因數(shù)下工作，其在滿足后級(jí)隔離或非隔離的直流變換電路11有功能量要求的同時(shí)，提供給電網(wǎng)一定的無功；第4步輸出三相全控型整流級(jí)8與SVC6相配合的無功補(bǔ)償控制給定，并按照上述三相全控型整流級(jí)8與SVC6相配合的無功補(bǔ)償控制給定執(zhí)行對(duì)變流器中三相全控型整流級(jí)8、隔離的直流變換電路11和三相或單相全控型逆變級(jí)14的控制第五步系統(tǒng)是否停機(jī)，如果是，執(zhí)行下一步；如果否，返回第四步；第六步結(jié)束。參照?qǐng)D6，在控制器13執(zhí)行的上述邏輯控制步驟第4步中，對(duì)三相全控型整流級(jí)8的控制包括第4-1步獲取第一組電流傳感器組4所采集到的三相電抗器3中的輸入電流值、電壓傳感器組5所采集到的三相電網(wǎng)的電壓值、第二組電流傳感器組7所采樣到的三相電網(wǎng)中的電流值、直流電壓傳感器組12所采集到的變壓器原邊各級(jí)聯(lián)H橋直流側(cè)的電壓值；第4-2步計(jì)算有功電流和無功電流的給定；第4-3步矢量控制第一組電流傳感器組4的采集值和電壓傳感器組5的采集值經(jīng)過解耦，將系統(tǒng)的有功量和無功量分離出來，直流電壓傳感器組12的采集值用以反饋各級(jí)聯(lián)H橋直流側(cè)的電容電壓，與給定的直流側(cè)電容電壓比較后，控制輸出整流級(jí)的有功電流，通過穩(wěn)定各級(jí)聯(lián)H橋直流側(cè)的電壓，實(shí)現(xiàn)有功能量的傳遞；第4-4步輸出控制脈沖至三相全控型整流級(jí)8 ；第4-5步結(jié)束。 參照?qǐng)D7，在控制器13執(zhí)行的上述邏輯控制步驟第4步中，對(duì)隔離的直流變換電路11的控制包括第4-1步獲取直流電壓傳感器組12所采集到的變壓器副邊H橋直流側(cè)輸出的電壓值，獲取直流電流傳感器組19所采集得到的變壓器副邊H橋直流側(cè)輸出的電流值；第4-2步計(jì)算直流側(cè)電壓的誤差值；計(jì)算各橋的輸出功率與平均功率的誤差；第4-3步采用電壓、功率雙閉環(huán)控制，計(jì)算隔離的直流變換電路11的移相角，以實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離的直流變換電路11的控制，反饋直流電壓傳感器組12所采集到的變壓器副邊H橋直流側(cè)輸出的電壓值，以實(shí)現(xiàn)隔離的直流變換電路11變壓器副邊H橋直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定。計(jì)算隔離的直流變換電路11的移相角；第4-4步采用直流電壓傳感器組12所采集到的變壓器副邊H橋直流側(cè)輸出的電壓值與直流電流傳感器組19所采集到的變壓器副邊H橋直流側(cè)輸出的電流值的乘積作為功率反饋，輸出控制脈沖至隔離的直流變換電路(11，實(shí)現(xiàn)各模塊之間功率的均衡控制；第4-5步結(jié)束。 參照?qǐng)D8，在控制器13執(zhí)行的上述邏輯控制步驟第4步中，對(duì)三相或單相全控型逆變級(jí)14的控制包括第4-1步獲取負(fù)載或電網(wǎng)的反饋信號(hào)17 ；第4-2步矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制用于交流傳動(dòng)，矢量控制或直接功率控制用于并網(wǎng)電流控制；第4-3步輸出控制脈沖至三相全控型逆變器14 ；第4-4步結(jié)束。本實(shí)用新型多功能大功率電力電子變流器的技術(shù)效果在于I、運(yùn)用SVC來補(bǔ)償電網(wǎng)所需的大部分無功功率，而變流器在保證三相或單相負(fù)載有功功率需求的前提下，利用變流器整流級(jí)剩余容量去產(chǎn)生無功補(bǔ)償電流，補(bǔ)償SVC補(bǔ)償后消除級(jí)差和改善電壓閃變的抑制效果的不足，改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量。同時(shí)，具有為負(fù)載供電和補(bǔ)償電網(wǎng)無功的功能，提高了變流器的利用率。2、如果采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，三相或單相的負(fù)載(可為三相或單相電網(wǎng)。變流器可以同時(shí)補(bǔ)償兩側(cè)電網(wǎng)的無功電流，或傳遞有功能量。3、在電網(wǎng)無功補(bǔ)償方面，兼顧了變流器的全控整流級(jí)快速連續(xù)無功補(bǔ)償及SVC低成本大容量無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了變流器的全控型整流級(jí)的剩余容量的充分利用。4、適用于不同類型的負(fù)載，對(duì)變流器的直流變換電路可采用隔離或非隔離的結(jié)構(gòu)，以滿足不同負(fù)載的需要。由于采用了背靠背結(jié)構(gòu)的變流器，整流級(jí)、隔離或非隔離的直流變換電路、逆變級(jí)可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。5、具有設(shè)計(jì)合理、通用性強(qiáng)、實(shí)用等特點(diǎn)，具有很好的推廣使用價(jià)值。上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種多功能大功率電力電子變流器，包括三相交流電源(I)、大功率電力電子變流器及其控制器，所述控制器(13)設(shè)有與其相連的電流、電壓傳感器組和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括SVC(6)，所述SVC(6)的輸入端并聯(lián)接入所述三相交流電源(I)出口處的電網(wǎng)上； 所述大功率電力電子變流器包括三相電抗器(3)、三相全控型整流級(jí)(8)、直流變換電路(11)、三相或單相全控型逆變級(jí)(14)和三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)(16)，其中，所述三相電抗器(3)的輸入端并聯(lián)于所述三相交流電源(I)出口處的電網(wǎng)上，所述三相電抗器(3)的輸出端連接至所述三相全控型整流級(jí)(8)的輸入端，所述三相全控型整流級(jí)(8)的輸出端通過所述直流變換電路(11)連接至所述三相或單相全控型逆變級(jí)(14)的輸入端，所述三相或單相全控型逆變級(jí)(14)的輸出端連接至所述三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)(16)； 所述電流、電壓傳感器組包括第一電流傳感器組(4)、第二電流傳感器組(7)、電壓傳感器(5)、直流電壓傳感器(12)和直流電流傳感器(19)，其中，所述第一電流傳感器組(4)的輸入端連接至所述三相電抗器(3)的輸入端電網(wǎng)上，所述第二電流傳感器組(7)的輸入端連接至所述電網(wǎng)其他負(fù)載(2)的輸入端電網(wǎng)上，所述電壓傳感器(5)的輸入端并聯(lián)于所述三相交流電源(I)出口處的電網(wǎng)上，所述直流電壓傳感器(12)的輸入端和直流電流傳感器(19)的輸入端連接至所述直流變換電路(11)，所述第一電流傳感器組(4)、第二電流傳感器組(7)、電壓傳感器(5)、直流電壓傳感器(12)和直流電流傳感器(19)的輸出端分別與所述控制器(13)連接； 所述驅(qū)動(dòng)電路包括第一驅(qū)動(dòng)電路(9)、第二驅(qū)動(dòng)電路(10)、第三驅(qū)動(dòng)電路(15)和第四驅(qū)動(dòng)電路(18)，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路(9)、第二驅(qū)動(dòng)電路(10)、第三驅(qū)動(dòng)電路(15)、第四驅(qū)動(dòng)電路(18)各輸入端分別與所述控制器(13)連接，所述第一驅(qū)動(dòng)電路(9)的輸出端連接至所述三相全控型整流級(jí)(8)，所述第二驅(qū)動(dòng)電路(10)的輸出端連接至所述SVC(6)，所述第三驅(qū)動(dòng)電路(15)的輸出端連接至所述三相或單相全控型逆變級(jí)(14)，所述第四驅(qū)動(dòng)電路(18)的輸出端連接至所述直流變換電路(11)； 所述三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)(16)輸出的負(fù)載或電網(wǎng)的反饋信號(hào)(17)與所述控制器(13)連接； 所述控制器(13)采集所述第一電流傳感器組(4)、第二電流傳感器組(7)、電壓傳感器(5)、直流電壓傳感器(12)和直流電流傳感器(19)的檢測(cè)信號(hào)和負(fù)載或電網(wǎng)相關(guān)的反饋信號(hào)(17)，計(jì)算出電網(wǎng)所需要補(bǔ)償?shù)臒o功量，判斷所述三相全控型整流級(jí)(8)是否有剩余容量，若無剩余容量，則僅采用SVC補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率；若所述三相全控型整流級(jí)(8)剩余容量達(dá)到其補(bǔ)償無功的工作余度，則采用所述三相全控型整流級(jí)(8)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率；所述第一驅(qū)動(dòng)電路(9)、第二驅(qū)動(dòng)電路(10)、第三驅(qū)動(dòng)電路(15)和第四驅(qū)動(dòng)電路(18)分別接收所述控制器(13)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)所述三相全控型整流級(jí)(8)、SVC、三相或單相的逆變級(jí)(14)和隔離的直流變換電路(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能大功率電力電子變流器，其特征在于其中所述直流變換電路(11)為隔離或非隔離的直流變換電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供的多功能大功率電力電子變流器，包括三相交流電源、大功率電力電子變流器及其控制器和SVC。大功率電力電子變流器包括三相電抗器、三相全控型整流級(jí)、直流變換電路、三相或單相全控型逆變級(jí)和三相或單相的負(fù)載或電網(wǎng)?？刂破鬟B接有電流、電壓傳感器組和驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型還提供了控制器的邏輯控制方法。其優(yōu)點(diǎn)是將大功率變流器或大功率電力電子變壓器電網(wǎng)側(cè)可補(bǔ)償小容量無功功率的全控型整流級(jí)與大容量的SVC結(jié)合起來，采用混合型無功補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，因此具有傳遞有功能量、補(bǔ)償電網(wǎng)無功和消除電網(wǎng)諧波等多種功能。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202364132SQ20112052671
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者盧其威, 張國澎, 王碩, 王聰, 王萌, 程紅, 蔣偉, 鄒甲 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)