CN204046175U - 用于链式svg的功率模块及链式svg拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于链式SVG的功率模块，包括连接件和至少两个H桥模块，所述连接件分别与所述至少两个H桥模块可拆卸地连接，所述至少两个H桥模块通过所述连接件串联和／或并联。相应地，提供一种链式SVG拓扑结构。本实用新型所述用于链式SVG的功率模块及链式SVG拓扑结构既能对应不同电压等级，又能减小功率柜体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及无功功率补偿技术领域，具体涉及一种用于链式SVG的功率模块，以及一种链式SVG拓扑结构。
背景技术
现有技术中，链式SVG(Static Var Generator，静止无功发生器，又称为高压无功补偿器)因具有结构简单，功率模块安装、维护方便，功率等级易扩展等优势，已成为无功功率补偿技术领域的主要发展方向。
通常情况下，链式SVG由充电柜、控制柜和功率柜三部分组成。因现有链式SVG的电压等级较多(例如可分为3kV、6kV、10kV、27.5kV、35kV等)，且容量变化较大，导致链式SVG拓扑结构的样式多样化，且每种链式SVG拓扑结构只能对应一种电压等级，也就是说，要想拥有多种电压等级的链式SVG，就需要设计多种分别与各个电压等级对应的链式SVG拓扑结构，从而增加了额外的成本和维护的难度；或者，导致链式SVG拓扑结构按最大体积进行归一化，即，单个链式SVG拓扑结构就包含所有电压等级分别对应的多种链式结构，且每种链式结构只能对应一种电压等级，从而使得链式SVG的功率柜的体积较大、占地面积大、成本高，以及功率密度低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既能对应不同电压等级，又能减小功率柜体积的用于链式SVG的功率模块，以及链式SVG拓扑结构。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案：
所述用于链式SVG的功率模块包括连接件和至少两个H桥模块，所述连接件分别与所述至少两个H桥模块可拆卸地连接，所述至少两个H桥模块通过所述连接件串联和／或并联。
优选地，所述H桥模块包括：开关管T1～开关管T4，分别与所述开关管T1～开关管T4反向并联的二极管D1～D4，电容C1和电阻R1，
所述开关管T1的集电极与开关管T3的集电极相连，所述开关管T1的发射极与开关管T2的集电极相连，所述开关管T3的发射极与开关管T4的集电极相连，所述开关管T2的发射极与开关管T4的发射极相连，所述电容C1的两端分别与开关管T1的集电极和开关管T2的发射极相连，所述电阻R1与电容C1并联。
优选地，所述H桥模块还包括两路独立的功率出线端子，分别为与开关管T1的发射极相连的功率出线端子A1，以及与开关管T3的发射极相连的功率出线端子A2；
所述连接件分别与各个H桥模块的功率出线端子A1或功率出线端子A2相连，以实现所述至少两个H桥模块的串联和／或并联。
优选地，所述开关管T1～开关管T4采用绝缘栅双极型晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管、注入增强栅晶体管中的任一种。
优选地，所述连接件采用铜排或铝排。
本实用新型还提供一种链式SVG拓扑结构，包括三个相单元，每个相单元均包括多个依次串联的子模块，所述子模块采用上述功率模块。
优选地，所述链式SVG拓扑结构为直挂式Δ型链式SVG结构、直挂式Y型链式SVG结构或直挂式MMC型SVG结构。
优选地，所述链式SVG拓扑结构为降压式Δ型链式SVG结构、降压式Y型链式SVG结构或降压式MMC型SVG结构。
有益效果：
1)通过连接件对至少两个H桥模块进行串联和／或并联，使得本实用新型所述链式SVG拓扑结构能够对应多种不同的电压等级，并且可根据链式SVG的实际补偿电压等级、补偿容量、拓扑结构和开关管的规格等选择所述至少两个H桥模块的连接方式，以灵活组合所述至少两个H桥模块，从而实现不同电压等级、不同补偿容量的灵活配置。
2)本实用新型所述链式SVG拓扑结构与现有技术中样式多样化的SVG拓扑结构相比，能够分别对应多种不同的电压等级，故降低了成本和维护难度；与现有技术中按最大体积进行归一化的SVG拓扑结构相比，功率柜体积较小、占地面积小、成本低、功率密度高。
3)本实用新型所述用于链式SVG的功率模块及链式SVG拓扑结构实现了功率模块的归一化，使得生产采购成本得到有效降低，且结构简单，便于功率模块的生产、安装、调试、扩容、存储及后期现场维护。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中用于链式SVG的功率模块的第一种结构框图；
图2为本实用新型实施例1中用于链式SVG的功率模块的第二种结构框图；
图3为本实用新型实施例1中用于链式SVG的功率模块的第三种结构框图；
图4为本实用新型实施例1中链式SVG拓扑结构的示意图；
图5为本实用新型实施例2中用于组成功率模块的H桥模块的电路结构示意图；
图6为本实用新型实施例2中一种用于链式SVG的功率模块的电路结构示意图；
图7为本实用新型实施例2中另一种用于链式SVG的功率模块的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种用于链式SVG的功率模块，包括连接件和至少两个H桥模块，每个H桥模块的结构均相同，所述连接件分别与所述至少两个H桥模块可拆卸地连接，所述至少两个H桥模块通过所述连接件串联和／或并联，也就是说，通过连接件可实现所述至少两个H桥模块的多种不同连接方式。而且，对所述至少两个H桥模块进行串联可实现电压扩容，对所述至少两个H桥模块进行并联可实现电流扩容，从而在所述至少两个H桥模块采用不同连接方式时，可使其组成的功率模块所应用的链式SVG能够对应多种不同的电压等级。
其中，所述至少两个(假设为n个，且n大于或等于2)H桥模块通过所述连接件串联和／或并联具体为：
如图1所示，n个H桥模块依次串联，以实现电压扩容，且组成的功率模块的输入端子为端子1，输出端子为端子2；
或者，如图2所示，n个H桥模块依次并联，以实现电流扩容，且组成的功率模块的输入端子为端子1，输出端子为端子2；
或者，根据链式SVG需对应的电压等级对n个H桥模块进行串联和并联的自由组合，例如，可采用图3所示的连接方式，即n个H桥模块两两并联后，再依次串联，当然，对n个H桥模块进行串联和并联的结构不限于如3所示结构，而且，由于对n个H桥模块进行串联和并联的组合方式较多，不再一一例举。
优选地，本实施例所述连接件采用铜排或铝排。
本实施例中，所述H桥模块可采用现有任一种结构的H桥模块，且H桥模块中的开关管的类型和参数，以及H桥模块中的其它电路元件(如电阻、电容等)均可由本领域技术人员根据其组成的功率模块所应用的链式SVG需对应的多种电压等级进行选取，不再赘述。
如图4所示，本实施例还提供一种链式SVG拓扑结构，包括三个相单元，分别为A相单元、B相单元和C相单元，每个相单元均包括多个依次串联的子模块，且每个子模块的结构均相同，所述子模块采用上述功率模块。其中的端子1和端子2分别为每个子模块的输入端子和输出端子。
优选地，所述链式SVG拓扑结构为直挂式Δ型链式SVG结构、直挂式Y型链式SVG结构或直挂式MMC(Modular MultilevelConverter，即模块化多电平变流器)型SVG结构。
或者，所述链式SVG拓扑结构为降压式Δ型链式SVG结构、降压式Y型链式SVG结构或降压式MMC型SVG结构。
需要说明的是，为了使链式SVG拓扑结构能够对应更多种的电压等级，可根据当前所需电压等级通过连接件对H桥模块进行相应组装(串联和／或并联)。也就是说，与常规链式SVG拓扑结构相比，本实施例中的H桥模块可通过组装方式的不同，适应不同的电压等级和功率场合。例如电压较高时选配多个H桥模块串联，电压较低时选配较少的H桥模块即可，避免现有固定拓扑结构下空置部分H桥模块的情况出现。
实施例2：
本实施例以采用两个H桥模块为例详细描述用于链式SVG的功率模块的结构。所述功率模块包括铜排和两个H桥模块，所述铜排分别与所述两个H桥模块可拆卸地连接，所述两个H桥模块通过所述铜排串联或并联。而且，在***电压较高、电流较小时采用两个H桥模块串联以实现电压扩容；在***电压较低、电流较大时采用两个H桥模块并联以实现电流扩容。
如图5所示，所述H桥模块包括：开关管T1～开关管T4，分别与所述开关管T1～开关管T4反向并联的二极管D1～D4，电容C1和电阻R1，
所述开关管T1的集电极与开关管T3的集电极相连，所述开关管T1的发射极与开关管T2的集电极相连，所述开关管T3的发射极与开关管T4的集电极相连，所述开关管T2的发射极与开关管T4的发射极相连，所述电容C1的两端分别与开关管T1的集电极和开关管T2的发射极相连，所述电阻R1与电容C1并联，主要起均压和放电的作用。
而且，所述H桥模块还包括两路独立的功率出线端子，分别为与开关管T1的发射极相连的功率出线端子A1，以及与开关管T3的发射极相连的功率出线端子A2；
所述铜排分别与两个H桥模块的功率出线端子A1或功率出线端子A2相连，以实现该两个H桥模块的串联或并联。
优选地，所述开关管T1～开关管T4采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)、晶闸管(Thyristor)、注入增强栅晶体管(IEGT，Injection Enhanced Gate Transistor)中的任一种。其中，晶闸管可采用门极可关断晶闸管(GTO，GateTurn-Off Thyristor)或集成门极换流晶闸管(IGCT，Intergrated GateCommutated Thyristors)。
其中，所述两个H桥模块通过所述铜排串联具体为：
如图6所示，所述功率模块包括铜排(图6中所示虚线)和两个串联的H桥模块，分别为H桥模块1和H桥模块2；
H桥模块1的开关管T11的发射极与端子1(输入端子)相连，H桥模块2的开关管T32的发射极与端子2(输出端子)相连；H桥模块1的开关管T31的发射极，和H桥模块2的开关管T12的发射极，通过铜排相连。
所述两个H桥模块通过所述铜排并联具体为：
如图7所示，所述功率模块包括铜排(图7中所示虚线)和两个并联的H桥模块，分别为H桥模块1和H桥模块2；
H桥模块1的开关管T11的发射极与端子1(输入端子)相连，H桥模块2的开关管T32的发射极与端子2(输出端子)相连；H桥模块1的开关管T11的发射极，和H桥模块2的开关管T12的发射极，通过铜排相连；H桥模块1的开关管T31的发射极，和端子2，通过铜排相连；H桥模块1的开关管T31的集电极，和H桥模块2的开关管T12的集电极，通过铜排相连而成为直流母线；H桥模块1的开关管T41的发射极，和H桥模块2的开关管T22的发射极，通过铜排相连而成为直流母线。
本实施例还提供一种采用上述功率模块的链式SVG拓扑结构。
本实施例中的其他结构及作用都与实施例1相同，这里不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于链式SVG的功率模块，其特征在于，包括连接件和至少两个H桥模块，所述连接件分别与所述至少两个H桥模块可拆卸地连接，所述至少两个H桥模块通过所述连接件串联和／或并联。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述H桥模块包括：开关管T1～开关管T4，分别与所述开关管T1～开关管T4反向并联的二极管D1～D4，电容C1和电阻R1，
所述开关管T1的集电极与开关管T3的集电极相连，所述开关管T1的发射极与开关管T2的集电极相连，所述开关管T3的发射极与开关管T4的集电极相连，所述开关管T2的发射极与开关管T4的发射极相连，所述电容C1的两端分别与开关管T1的集电极和开关管T2的发射极相连，所述电阻R1与电容C1并联。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，
所述H桥模块还包括两路独立的功率出线端子，分别为与开关管T1的发射极相连的功率出线端子A1，以及与开关管T3的发射极相连的功率出线端子A2；
所述连接件分别与各个H桥模块的功率出线端子A1或功率出线端子A2相连，以实现所述至少两个H桥模块的串联和／或并联。
4.根据权利要求2或3所述的功率模块，其特征在于，所述开关管T1～开关管T4采用绝缘栅双极型晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管、注入增强栅晶体管中的任一种。
5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述连接件采用铜排或铝排。
6.一种链式SVG拓扑结构，包括三个相单元，每个相单元均包括多个依次串联的子模块，其特征在于，所述子模块采用权利要求1～5中任一项所述的功率模块。
7.根据权利要求6所述的链式SVG拓扑结构，其特征在于，所述链式SVG拓扑结构为直挂式Δ型链式SVG结构、直挂式Y型链式SVG结构或直挂式MMC型SVG结构。
8.根据权利要求6所述的链式SVG拓扑结构，其特征在于，所述链式SVG拓扑结构为降压式Δ型链式SVG结构、降压式Y型链式SVG结构或降压式MMC型SVG结构。
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