CN207743696U - 阻抗网络、静止无功补偿装置、pwm整流器和相关控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置，通过4个电感和6个开关组成一个阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

Description

阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置。

背景技术

目前，随着用电需求的增大，电网都会分期扩容，分期建设并分批投入使用。在电网投入使用之前的测试阶段和运行阶段中，在很多运行测试设备和在用设备(如：静止无功补偿器、PWM整流器)中，需要用到不同规格的阻抗(电阻或电感、或串联的电阻电感)，来对电网工作中的电流进行调节。

相关技术中，静止无功补偿器中设置有固定电感值的电感，用于产生阻抗以承担电网中电力电子开关产生的PWM电压波形和电网正弦电压波形之间的差别。对于分期建设的发电场，在首期机组并网发电时，需要静止无功补偿器运行在小电流工况下，随着后期风电机组陆续安装到位，电网中有多个机组一起并网发电时，就需要静止无功补偿器运行在更大的电流工况下。那么就会在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感，以满足电网全网运行时中输出电流的要求。

在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感，在电网输出小电流工况下，会导致电流控制精度较低，无法满足电网控制需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置，以在电网输出小电流工况下，保证电流控制精度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种阻抗网络，包括：第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关；

所述阻抗网络包括：第一输出端和第二输出端；

所述第一电感的第一端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端连接，构成所述阻抗网络的所述第一输出端；所述第一电感的第二端分别与第三开关的第二端和第二电感的第一端连接；

所述第二电感的第一端也与第三开关的第二端连接；所述第二电感的第二端分别与所述第三电感的第一端、所述第二开关的第二端以及第四开关的第二端连接；

所述第三电感的第一端也分别与所述第二开关的第二端以及第四开关的第二端连接；所述第三电感的第二端分别与第四电感的第一端和所述第五开关的第二端连接；

所述第四电感的第一端也与第五开关的第二端连接，所述第四电感的第二端分别与第一开关的第二端和第六开关的第二端连接；

所述第三开关的第一端分别与第四开关的第一端、第五开关的第一端以及第六开关的第一端连接，构成所述阻抗网络的所述第二输出端。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：防短路模块；

所述防短路模块，与所述阻抗网络的所述第一输出端或所述第二输出端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述防短路模块包括：电阻和/或电感。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种控制装置，分别与上阻抗网络的各开关连接。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种静止无功补偿装置，包括：电网侧开关、第一功率单元组和上述的阻抗网络；

所述电网侧开关、所述阻抗网络和所述第一功率单元组依次连接。

结合第三方面，本实用新型实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中：所述第一功率单元组采用电压源型逆变器。

第四方面，本实用新型实施例提供了一种PWM整流器，包括：电网侧开关、第二功率单元组、逆变单元和上述的阻抗网络；

所述电网侧开关、所述阻抗网络、所述第二功率单元组和所述逆变单元依次连接。

结合第四方面，本实用新型实施例提供了第四方面的第一种可能的实施方式，其中：所述第二功率单元组采用三相三桥臂电压源型逆变器。

第五方面，本实用新型实施例提供了一种PWM整流器，包括：电网侧开关、电容型滤波网络、第三功率单元组、上述的第一阻抗网络以及第二阻抗网络；

所述电网侧开关、所述第一阻抗网络、所述第二阻抗网络和所述第三功率单元组依次连接；

所述电容型滤波网络连接在所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间。

结合第五方面，本实用新型实施例提供了第五方面的第一种可能的实施方式，其中：所述电容型滤波网络包括多组滤波电容单元，所述多组滤波电容单元中的各组滤波电容单元分别在所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间并联连接；

所述滤波电容单元，包括：切换开关和滤波电容；所述切换开关的第一端与所述滤波电容连接；所述切换开关的第二端与所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间的母线连接。

本实用新型实施例提供的阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置，通过4个电感和6个开关组成一个阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1所提供的一种阻抗网络的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1所提供的阻抗网络中，对阻抗网络进行控制的控制装置的具体结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例2所提供的一种静止无功补偿装置的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例3所提供的一种PWM整流器的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例4所提供的另一种PWM整流器的结构示意图。

图标：Z1-第一电感；Z2-第二电感；Z3-第三电感；Z4-第四电感；S1-第一开关；S2-第二开关；S3-第三开关；S4-第四开关；S5-第五开关；S6-第六开关；200-控制装置；201-存储器；202-处理器；203-网络模块；221-操作***；222-服务模块；300-电网侧开关；302-第一功率单元组；304-阻抗网络；400-电网侧开关；402-第二功率单元组；404逆变单元；406-阻抗网络；500-电网侧开关；502-电容型滤波网络；504-第三功率单元组；506-第一阻抗网络；508-第二阻抗网络；5020-滤波电容；5022-切换开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，静止无功补偿器中设置有固定电感值的电感，用于产生阻抗以承担电网中电力电子开关产生的PWM电压波形和电网正弦电压波形之间的差别。对于分期建设的发电场，在首期机组并网发电时，需要静止无功补偿器运行在小电流工况下，随着后期风电机组陆续安装到位，电网中有多个机组一起并网发电时，就需要静止无功补偿器运行在更大的电流工况下。那么就会在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感，以满足电网全网运行时中输出电流的要求。在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感，在电网输出小电流工况下，会导致电流控制精度较低，无法满足电网控制需求。基于此，本申请提供的一种阻抗网络、静止无功补偿装置、PWM整流器和相关控制装置。

需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参见图1所示的阻抗网络示意图，本实施例提出一种阻抗网络，包括：第一电感Z1、第二电感Z2、第三电感Z3、第四电感Z4、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6。

上述阻抗网络包括：第一输出端和第二输出端。

以上各电感以及各开关的具体连接关系如下：

上述第一电感Z1的第一端分别与上述第一开关S1的第一端和上述第二开关S2的第一端连接，构成上述阻抗网络的所述第一输出端；上述第一电感Z1的第二端分别与第三开关S3的第二端和第二电感Z2的第一端连接。

上述第二电感Z2的第一端也与第三开关S3的第二端连接；上述第二电感Z2的第二端分别与上述第三电感Z3的第一端、上述第二开关S2的第二端以及第四开关S4的第二端连接；

上述第三电感Z3的第一端也分别与上述第二开关S2的第二端以及第四开关S4的第二端连接；上述第三电感Z3的第二端分别与第四电感Z4的第一端和上述第五开关S5的第二端连接；

上述第四电感Z4的第一端也与第五开关S5的第二端连接，上述第四电感Z4的第二端分别与第一开关S1的第二端和第六开关S6的第二端连接；

上述第三开关S3的第一端分别与第四开关S4的第一端、第五开关S5的第一端以及第六开关S6的第一端连接，构成上述阻抗网络的上述第二输出端。

在上述阻抗网络中，从图1中可以看出，各电感均具有两个连接端，第一端是指各电感中相对朝上的连接端，第二端是指电感中相对朝下的连接端。各开关也分别具有两个连接端，动触头所在端为第一端，静触头所在端为第二端。

第一电感Z1、第二电感Z2、第三电感Z3、以及第四电感Z4的电感值相同。

上述各电感以及各开关，可以分别采用现有技术中任何可以实现本实施例提出的阻抗网络的电感器和电子开关，这里不再一一赘述。

综上所述，本实施例提供的阻抗网络，通过4个电感和6个开关组成一个阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

从图1中可以看出，当第二开关S2和第四开关S4同时闭合、或第一开关S1和第四开关S6同时闭合时，会使阻抗网络短路，造成电网中设备损失，所以，为了避免阻抗网络出现短路的情况，本实施例提出的阻抗网络，还包括：防短路模块；

上述防短路模块，与上述阻抗网络的所述第一输出端或上述第二输出端连接。

在一个实施方式中，上述防短路模块包括：电阻和/或电感。

通过以上的描述可以看出，在阻抗网络中设置防短路模块，当第二开关和第四开关同时闭合、或第一开关和第四开关同时闭合时阻抗网络中仍然具有用电器，避免了阻抗网络短路情况的出现，对电网中的设备起到保护作用。

在需要调整阻抗网络的阻抗值时，可以通过人工改变阻抗网络中开关的开闭状态，但是人工改变开关的开闭状态的效率比较低下，而且可能在开闭开关的过程中出现开闭错误，导致调整后的阻抗值与实际需求的阻抗值不一致，导致不必要的损失。所以，可以将阻抗网络连接到控制装置上，通过控制装置对阻抗网络的阻抗值进行调整。为了对本实施例提出的阻抗网络的阻抗值进行调整，本实施例提出一种控制装置，分别与上述的阻抗网络中的各开关连接。

上述控制装置，用于控制上述阻抗网络中各开关的开闭状态，对上述阻抗网络的阻抗值进行调整。

图2示出了一种可应用于本实施例中的控制装置的结构框图。如图2所示，控制装置200包括：存储器201、处理器202以及网络模块203。其中，处理器202分别与存储器201和网络模块203连接。

存储器201可用于存储软件程序以及模块，如本实施例中的开关开闭状态调整程序指令/模块，处理器202通过运行存储在存储器201内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现该开关开闭状态调整程序指令/模块的功能。存储器201可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。进一步地，上述软件程序以及模块还可包括：操作***221以及服务模块222。其中操作***221，例如可为LINUX、UNIX、WINDOWS，其可包括各种用于管理***任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通讯，从而提供其他软件组件的运行环境。服务模块222运行在操作***221的基础上，并通过操作***221的网络服务监听来自网络的请求，根据请求完成相应的数据处理，并返回处理结果给客户端。也就是说，服务模块222用于向客户端提供网络服务。

网络模块203用于接收以及发送网络信号。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。

在本实施例中，控制装置200还包括与处理器202连接的人机接口(图2中未示出)，使得电网工作人员可以通过人机接口控制控制装置200调整阻抗网络的阻抗值。

可以理解，图2所示的结构仅为示意，控制装置200还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。另外，本实施例中的控制装置还可以包括多个具体不同功能的控制装置。

通过以上的描述可以看出，通过设置控制装置，依据各开关的开闭状态，对各开关中需要断开的进行断开操作，需要关闭的进行关闭操作，从而对阻抗网络的阻抗值进行调整，使得开关的开闭操作准确且效率高。

实施例2

参见图3所示的静止无功补偿装置的结构示意图，本实施例提出一种静止无功补偿装置，包括：电网侧开关300、第一功率单元组302和上述实施例1提出的阻抗网络304；

上述电网侧开关300、上述阻抗网络302和上述第一功率单元组304依次连接。

具体地，上述第一功率单元组304采用电压源型逆变器。

为了调整电网的阻抗值，上述电网侧开关300还与电网连接。

静止无功补偿装置，包括：低压静止无功补偿装置和高压静止无功补偿装置。

低压静止无功补偿装置，一般采用两电平三相三线制或三相四线制功率单元；对于高压静止无功补偿装置，一般采用单元串联多电平型功率单元三相串联组。

低压静止无功补偿装置一般是三相三线制或者三相四线制的，三相三线制***中，功率单元有3个输出桥臂，采用3相电感；三相四线制***中，功率单元有4个输出桥臂，采用4相电感；而高压低压静止无功补偿装置一般是三相三线制的，采用3相电感。

综上所述，本实施例提供的静止无功补偿装置，通过设置具有4个电感和6个开关组成的阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

实施例3

参见图4所示的PWM整流器的结构示意图，本实施例提出一种PWM整流器，包括：电网侧开关400、第二功率单元组402、逆变单元404和上述实施例1描述的阻抗网络406；

上述电网侧开关400、上述阻抗网络406、上述第二功率单元组402和上述逆变单元404依次连接。

为了调整电网的阻抗值，上述电网侧开关400还与电网连接。逆变单元404还可与负载设备连接。

第二功率单元组402，采用三相三桥臂电压源型逆变器，对于低压PWM整流器，一般采用两电平结构的三相三桥臂电压源型逆变器；对于中压PWM整流器，一般采用三电平结构的三相三桥臂电压源型逆变器。

综上所述，本实施例提供的PWM整流器，通过设置具有4个电感和6个开关组成的阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

实施例4

参见图5所示的PWM整流器的结构示意图，本实施例提出一种PWM整流器，包括：电网侧开关500、电容型滤波网络502、第三功率单元组504、上述实施例1上述的第一阻抗网络506以及第二阻抗网络508；

上述电网侧开关500、上述第一阻抗网络506、上述第二阻抗网络508和上述第三功率单元组504依次连接；

上述电容型滤波网络502连接在上述第一阻抗网络506和上述第二阻抗网络508之间。

在一个实施方式中，上述电容型滤波网络502包括多组滤波电容单元，上述多组滤波电容单元中的各组滤波电容单元分别在上述第一阻抗网络506和上述第二阻抗网络508之间并联连接；上述滤波电容单元，包括：切换开关5022和滤波电容5020；上述切换开关5022的第一端与上述滤波电容5020连接；上述切换开关5022的第二端与上述第一阻抗网络506和上述第二阻抗网络508之间的母线连接。

其中，各切换开关分别具有两个连接端，在本实施例中，动触头所在端为第一端，静触头所在端为第二端。

为了调整电网的阻抗值，上述电网侧开关500还与电网连接。

第一阻抗网络506以及第二阻抗网络508的结构和功能完全一致。

综上所述，本实施例提供的PWM整流器，通过设置具有4个电感和6个开关组成的阻抗值可调整的阻抗网络，可以在不同的开关开闭情况下对阻抗网络的阻抗值进行调整，调整的范围从1/4单位阻抗到4倍单位阻抗，调整范围大，与相关技术中在静止无功补偿器中使用电感值较小的电感的情况相比，可以在电网输出小电流工况下，增大阻抗网络的阻抗值，在电网输出电压一定的情况下，电网接入的阻抗值越大，那么电网输出的电流就越小，从而在电网小电流工况下提高电流的控制精度，满足电网控制需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种阻抗网络，其特征在于，包括：第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关；

所述阻抗网络包括：第一输出端和第二输出端；

所述第一电感的第一端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端连接，构成所述阻抗网络的所述第一输出端；所述第一电感的第二端分别与第三开关的第二端和第二电感的第一端连接；

所述第二电感的第一端也与第三开关的第二端连接；所述第二电感的第二端分别与所述第三电感的第一端、所述第二开关的第二端以及第四开关的第二端连接；

所述第三电感的第一端也分别与所述第二开关的第二端以及第四开关的第二端连接；所述第三电感的第二端分别与第四电感的第一端和所述第五开关的第二端连接；

所述第四电感的第一端也与第五开关的第二端连接，所述第四电感的第二端分别与第一开关的第二端和第六开关的第二端连接；

所述第三开关的第一端分别与第四开关的第一端、第五开关的第一端以及第六开关的第一端连接，构成所述阻抗网络的所述第二输出端。

2.根据权利要求1所述的阻抗网络，其特征在于，还包括：防短路模块；

所述防短路模块，与所述阻抗网络的所述第一输出端或所述第二输出端连接。

3.根据权利要求2所述的阻抗网络，其特征在于，所述防短路模块包括：电阻和/或电感。

4.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置包括存储器、处理器和网络模块，所述处理器分别与所述存储器和所述网络模块连接，所述处理器分别与权利要求1-3任一项所述的阻抗网络的各开关连接。

5.一种静止无功补偿装置，其特征在于，包括：电网侧开关、第一功率单元组和权利要求1-3任一项所述的阻抗网络；

所述电网侧开关、所述阻抗网络和所述第一功率单元组依次连接。

6.根据权利要求5所述的静止无功补偿装置，其特征在于，所述第一功率单元组采用电压源型逆变器。

7.一种PWM整流器，其特征在于，包括：电网侧开关、第二功率单元组、逆变单元和权利要求1-3任一项所述的阻抗网络；

所述电网侧开关、所述阻抗网络、所述第二功率单元组和所述逆变单元依次连接。

8.根据权利要求7所述的PWM整流器，其特征在于，所述第二功率单元组采用三相三桥臂电压源型逆变器。

9.一种PWM整流器，其特征在于，包括：电网侧开关、电容型滤波网络、第三功率单元组、权利要求1-3任一项所述的第一阻抗网络以及第二阻抗网络；

所述电网侧开关、所述第一阻抗网络、所述第二阻抗网络和所述第三功率单元组依次连接；

所述电容型滤波网络连接在所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间。

10.根据权利要求9所述的PWM整流器，其特征在于，所述电容型滤波网络包括多组滤波电容单元，所述多组滤波电容单元中的各组滤波电容单元分别在所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间并联连接；

所述滤波电容单元，包括：切换开关和滤波电容；所述切换开关的第一端与所述滤波电容连接；所述切换开关的第二端与所述第一阻抗网络和所述第二阻抗网络之间的母线连接。