CN204809873U - 基于tnpc型的三相静止无功发生器 - Google Patents
基于tnpc型的三相静止无功发生器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于TNPC型的三相静止无功发生器，包括TNPC型(T型三电平)逆变主电路、滤波电路、检测模块和控制模块。其中，所述TNPC型逆变主电路输出端通过滤波电路并联到三相电网上，所述检测模块分别检测三相电网、TNPC型逆变主电路输出端的电流和两个直流分压电容的端电压，所述控制模块将检测到的信号转换成PWM脉冲，通过驱动电路来控制TNPC型逆变主电路开关器件的通断，实现对三相电网的动态无功补偿。该装置利用TNPC型逆变主电路取代现有的二极管箝位型(NPC型)逆变主电路的SVG拓扑结构，不仅降低了补偿电流的谐波含量，而且减少了电流通路中的开关器件的个数，降低了传导损耗。因此本实用新型无功功率补偿效果更好，减小了SVG的体积，降低成本，并且提高了SVG装置工作的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无功功率补偿装置，尤其涉及一种基于TNPC型的三相静止无功发生器。
背景技术
无功功率补偿是涉及电力电子技术、电力***、电气自动化技术、理论电工等领域的重大课题。由于电力电子装置的应用日益广泛，使得无功问题受到越来越多的关注。传统的以两电平逆变器作为SVG(StaticVarGenerator，SVG)主电路的主要优点是主电路拓扑结构、控制策略和控制方法都比较成熟，但在大功率运用中存在许多问题，而三电平逆变器作为一种新型的高压大容量功率变换器，在得到高质量的输出波形的同时，克服了两电平变流器的诸多缺点，其中以二极管箝位型的SVG为代表，广泛的应用在电力***中。
但是，现有的二极管箝位型的SVG仍然存在一些问题，补偿电流的谐波含量较大，而且由于元器件数量过多，工作可靠性降低，导通损耗增加，进而影响装置的无功补偿特性。开关频率增大能够降低谐波含量，但导通损耗仍然无法降低，而且开关频率增大会使器件的开关损耗增加，导致SVG的效率降低。
发明内容
为了解决上述现有的技术问题，本实用新型的目的是提供一种成本低、补偿效果好、工作可靠性高的静止无功发生器。
为实现上述的目的，本实用新型通过以下的技术方案实现：
一种基于TNPC型的三相静止无功发生器，包括TNPC型逆变主电路、滤波电路、检测模块和控制模块，其中，所诉的检测模块包括电网电流检测调理模块、补偿电流检测调理模块和电压检测调理模块，所述的TNPC型逆变主电路连接滤波电路、直流分压电容C1、直流分压电容C2和控制模块，所述的滤波电路连接所需无功补偿的三相电网和补偿电流检测调理模块，所述的三相电网连接电网电流检测调理模块，所述的直流分压电容C1和直流分压电容C2连接逆变主电路和电压检测调理模块，所述的电网电流检测调理模块、补偿电流检测调理模块、电压检测调理模块输出端连接到控制模块的输入端，所述控制模块的输出端接入到T型三电平逆变主电路的开关器件。
作为优选，所述的TNPC型逆变主电路每一相由4个IGBT连接组成T型，其中，V1的发射极与V2的集电极相连，V1的发射极与V2的集电极的连接点与V3的集电极相连，V3的发射极与V4的发射极相连，V4的集电极连接到直流分压电容C1和直流分压电容C2的连接点，V1、V2、V3、V4连接构成TNPC型逆变主电路的A相，B相、C相与A相并联，B相的V5、V6、V7、V8和C相的V9、V10、V11、V12与A相的V1、V2、V3、V4连接方式相同，整个TNPC型逆变主电路共由12个IGBT连接构成。
作为优选，所述的直流分压电容C1、直流分压电容C2串联，C1、C2的连接点与V4、V8、V12的集电极相连。
作为优选，所述的滤波电路采用LCL型滤波器。
作为优选，所述的TNPC型逆变主电路的开关器件，竖管(V1、V2、V5、V6、V9、V10)选用型号为CM200DY-34A的IGBT，横管(V3、V4、V7、V8、V11、V12)选用型号为CM400C1Y-24S的IGBT。
作为优选，所述的检测模块包括电网电流检测调理模块、补偿电流检测调理模块和直流侧电压检测调理模块，其中，所述电网电流检测调理模块和补偿电流检测调理模块均采用宇波模块CHB-200P型号的霍尔电流传感器；所述直流侧电压检测调理模块采用宇波模块CHV-100型号的霍尔电压传感器；所述驱动电路选用美国IR公司生产的IR2110驱动芯片；所述DSP控制器选用TI公司生产的TMS320F2812作为***主控芯片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
利用TNPC型逆变电路，使之巧妙的与现有的SVG相结合，以TNPC型逆变主电路取代二极管箝位型逆变主电路的拓扑结构，不仅降低了SVG装置输出补偿电流的谐波含量，使主电路适应能力更强，而且还减少了电流通路中的开关器件的个数，使传导损耗有明显的降低。基于TNPC型的静止无功发生装置成本更低，无功功率补偿范围更宽、补偿效果更好，并且大大提高了SVG装置的工作可靠性。
附图说明：
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是本实用新型的***控制电路图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，但本实用新型的保护范围不限于以下所述。
本实用新型的基于TNPC型的三相静止无功发生器，包括TNPC型逆变主电路、滤波电路、检测模块和控制模块，它与三相电网并联连接。其中，所述TNPC型逆变主电路输入端连接直流分压电容，所述TNPC型逆变主电路与滤波电路相连，所诉滤波电路连接到三相电网上，所述检测模块分别检测三相电网电流、TNPC型逆变主电路的输出端电流和直流分压电容端电压，所述控制模块将检测到的信号转换成PWM脉冲，通过驱动电路来控制TNPC型逆变主电路开关器件的通断，实现对三相电网的动态无功补偿。
遵从本实用新型的方案，本实施例的基于TNPC型的三相静止无功发生器具体包括：三相电网(1)、电网电流检测调理模块(2)、补偿电流检测调理模块(3)、直流侧电容电压检测调理模块(4)、TNPC型逆变主电路(5)、滤波电路(6)、直流分压电容C1(7)、IR2110驱动电路(8)、DSP控制器(9)、直流分压电容C2(10)。其中：
所述TNPC型逆变主电路(5)输入端与直流分压电容C1(7)和直流分压电容C2(10)相连，TNPC型逆变主电路(5)输出端通过滤波电路(6)并联连接到三相电网(1)，为其补偿无功电流；利用电网电流检测调理模块(2)和补偿电流检测调理模块(3)检测调理三相电网(1)和TNPC型逆变主电路(5)输出的电流信号，将检测调理后的电流信号送给DSP控制器(9)；利用电压检测调理模块(4)检测调理直流分压电容C1(7)和直流分压电容C2(10)的电压，再将检测调理后的电压信号送给DSP控制器(9)；送入DSP控制器(9)的信号在DSP内部进行处理，实现中点电位的控制并且输出需要补偿的信号，再连接到IR2110驱动电路(8)，转化成TNPC型逆变主电路(5)开关器件的驱动信号控制其通断，实现本实用新型基于TNPC型的三相静止无功发生器的电压电流双闭环反馈控制。
本实施例中各部件选择如下：
所述电网电流检测调理模块(2)和补偿电流检测调理模块(3)均采用宇波模块CHB-200P型号的霍尔电流传感器。所述电压检测调理模块(3)采用宇波模块CHV-100型号的霍尔电压传感器。所述TNPC型逆变主电路(5)的开关器件竖管(V1、V2、V5、V6、V9、V10)选用型号为CM200DY-34A的IGBT，横管(V3、V4、V7、V8、V11、V12)选用型号为CM400C1Y-24S的IGBT。所述滤波电路(6)由参数相同的电感L11、L12、L13，参数相同的L21、L22、L23和参数相同的Cf1、Cf2、Cf3组成。所述IR2110驱动电路(8)采用美国IR公司生产的IR2110驱动芯片。所述DSP控制器(9)采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (6)
1.基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：包括TNPC型逆变主电路(5)、滤波电路(6)、检测模块和控制模块，其中，所诉的检测模块包括电网电流检测调理模块(2)、补偿电流检测调理模块(3)和电压检测调理模块(4)，所述的TNPC型逆变主电路(5)连接滤波电路(6)、直流分压电容C1(7)、直流分压电容C2(10)和控制模块，所述的滤波电路(6)连接所需无功补偿的三相电网(1)和补偿电流检测调理模块(3)，所述的三相电网(1)连接电网电流检测调理模块(2)，所述的直流分压电容C1(7)和直流分压电容C2(10)连接逆变主电路(5)和电压检测调理模块(4)，所述的电网电流检测调理模块(2)、补偿电流检测调理模块(3)、电压检测调理模块(4)输出端连接到控制模块的输入端，所述控制模块的输出端接入到T型三电平逆变主电路(1)的开关器件。
2.根据权利要求1所述的基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：所述的TNPC型逆变主电路(1)每一相由4个IGBT连接组成T型，其中，V1的发射极与V2的集电极相连，V1的发射极与V2的集电极的连接点与V3的集电极相连，V3的发射极与V4的发射极相连，V4的集电极连接到直流分压电容C1(7)和直流分压电容C2(10)的连接点，V1、V2、V3、V4连接构成TNPC型逆变主电路(1)的A相，B相、C相与A相并联，B相的V5、V6、V7、V8和C相的V9、V10、V11、V12与A相的V1、V2、V3、V4连接方式相同，整个TNPC型逆变主电路(1)共由12个IGBT连接构成。
3.根据权利要求1所述的基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：所述的直流分压电容C1(7)、直流分压电容C2(10)串联，C1、C2的连接点与V4、V8、V12的集电极相连。
4.根据权利要求1所述的基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：所述的滤波电路(6)采用LCL型滤波电路。
5.根据权利要求1所述的基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：所述的TNPC型逆变主电路(1)的开关器件，竖管(V1、V2、V5、V6、V9、V10)选用型号为CM200DY-34A的IGBT，横管(V3、V4、V7、V8、V11、V12)选用型号为CM400C1Y-24S的IGBT。
6.根据权利要求1所述的基于TNPC型的三相静止无功发生器，其特征在于：所述的检测模块包括电网电流检测调理模块(2)、补偿电流检测调理模块(3)和直流侧电压检测调理模块(4)，其中，所述电网电流检测调理模块(2)和补偿电流检测调理模块(3)均采用宇波模块CHB-200P型号的霍尔电流传感器；所述直流侧电压检测调理模块(4)采用宇波模块CHV-100型号的霍尔电压传感器；所述驱动电路(8)选用美国IR公司生产的IR2110驱动芯片；所述DSP控制器(9)选用TI公司生产的TMS320F2812作为***主控芯片。
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