CN220066891U - 一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置及*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置及***。所述装置包括多个高压无功补偿单元，每个所述高压无功补偿单元包括逆变单元和旁路接触器，所述旁路接触器与所述逆变单元并联，所述装置还包括用于监测所述高压无功补偿单元中IGBT单元的温度变化状态的温度传感器。本申请采用检测逆变单元直流电压以及温度的方式可以有效的判断出旁路接触器的状态，精确地确认级联H桥的***旁路接触器是否真实吸合。
Description
技术领域
本申请属于高压动态无功补偿技术领域，尤其涉及一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置及***。
背景技术
高压无功补偿装置已经成为了新能源、采矿、炼金等行业的必配设备，为了使设备的容错率更高开发了具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置。通常情况下级联型SVG运行在高压状态下对旁路接触器的绝缘要求高，每套***使用的旁路接触器数量较多，导致***中旁路接触器的成本较高。采用无回馈触点的旁路接触器可以有效的节约成本。
目前不带触点的旁路接触器大多应用于低压***，作为低压离网一体机逆变电源与电网电源的切换装置，在高压***中运用的少，尤其是作为旁路接触器的使用。在级联高压***中旁路接触器与单元并联，若不确定旁路接触器的状态，很容易造成单元过冲引起单元的损坏。如何检测旁路接触器是否处于闭合状态，是无触点旁路SVG***的重点。
需要说明的是，这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
实用新型内容
鉴于上述问题，本申请提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置及***。
本申请实施例采用下述技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，所述装置包括多个高压无功补偿单元，每个所述高压无功补偿单元包括逆变单元和旁路接触器，所述旁路接触器与所述逆变单元并联，所述装置还包括用于监测所述高压无功补偿单元中IGBT单元的温度变化状态的温度传感器。当所述旁路接触器吸合时，通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度处于下降状态且一直下降到高压级联***的内部温度；通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度由所述内部温度开始升温并处于上升状态，则确定出所述旁路接触器未吸合。
优选地，所述逆变单元包括多个IGBT单元组成的H桥单元以及储能电容，所述H桥单元与所述储能电容并联。
优选地，所述装置还包括，电压检测单元，当所述旁路接触器处于断开状态时，若IGBT驱动模块出现损坏，电流通过所述IGBT单元中的续流管对所述电容进行充电，通过所述电压检测单元确定所述旁路接触器是否处于吸合状态。当所述旁路接触器处于断开状态时，若所述IGBT单元内部短路，电流从所述IGBT单元内部流过不经过所述电容，通过所述电压检测单元无法判断所述接触器是否闭合，通过所述温度传感器确定旁路接触器是否处于吸合状态。当所述旁路接触器处于断开状态时，若所述IGBT单元内部断路，电流从所述IGBT单元内部流过不经过所述电容，通过所述电压检测单元无法判断所述接触器是否闭合，通过所述温度传感器确定旁路接触器是否处于吸合状态。
优选地，所述多个IGBT单元为四个IGBT单元。多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电A相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电B相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电C相。
第二方面，本申请实施例还提供一种高压无功补偿***，包括如第一方面所述的具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器对三相电执行高压无功补偿。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本申请通过以检测逆变单元直流电压为主、逆变单元温度为辅的方式对旁路接触器的状态进行检测。可以有效的判断出旁路接触器的状态，从而可以精确地确认级联H桥的***旁路接触器是否真实吸合。
本申请技术方案的上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有低压***中接触器的旁路应用示意图；
图2为本申请实施例中高压级联型无功补偿单元示意图；
图3为本申请实施例中高压级联型无功补偿单元电路图；
图4为本申请实施例中高压级联型无功补偿装置的结构示意图；
图5为本申请实施例中高压级联型无功补偿***的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的构思在于，针对高压***中旁路接触器在工作过程中，不能确定是否真正处于闭合状态的现状，设计一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，该装置以检测逆变单元电压为主，逆变单元温度为辅的方式来确认接触器触点是否真实地处于闭合状态。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
申请人在高压动态无功补偿技术领域做了许多研究，现有技术中，将接触器作为逆变输出与电网输出的切换开关主要应用在低压***中，在此***中电网输出与逆变输出相互独立，其常用的拓扑电路图如图1所示。旁路接触器与逆变器相互独立，彼此出现故障对整个***并无大的影响。但是在高压级联的无功补偿装置中，逆变单元与接触器是并联的，旁路接触器的状态直接会对逆变电路造成影响。
本申请实施例提供了一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，如图2所示，提供了本申请实施例中具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置中的一个高压无功补偿单元框图，所述高压无功补偿单元包括逆变单元和旁路接触器，所述旁路接触器与所述逆变单元并联，所述装置还包括用于监测所述高压无功补偿单元中IGBT单元的温度变化状态的温度传感器。如图3所示，所述逆变单元包括多个IGBT单元组成的H桥单元以及储能电容C2，所述H桥单元与所述储能电容C2并联，其中所述多个IGBT单元为四个IGBT单元Q1、Q2、Q3、Q4构成的H桥电路，J为旁路接触器开关。温度传感器的位置可以根据需要设置，比如设置在电路中，也可以设置于IGBT中。
当逆变单元发生故障时，旁路接触器J吸合，SVG主控不下发控制指令给故障的逆变单元。电能从L1经过接触器直流流向L2，不经过功率开关器件IGBT单元。若旁路接触器未吸合，电能经过IGBT单元的续流管流入L2，会给电容C2充电，从而导致电容C2过压，因此可以通过检测电压的方式来判断旁路接触器是否吸合。若发生IGBT单元内部短路故障会导致无论旁路接触器有没有吸合都会有旁路输出，因此通过采集逆变单元直流电压的方式无法真的判断出旁路接触器有无吸合，此时需要采集高压无功补偿单元中IGBT单元温度变化状态的温度来辅助判断。由于IGBT单元在有电流流过时会发热，过流越大发热越严重，当旁路接触器正常吸合时，温度传感器检测到的单元温度应该处于下降状态一直下降到***内部温度为止，而旁路接触器处于未吸合的状态时，在小电流状态下IGBT能够承担过电流的作用，不会对***造成影响。在过大电流的状态下IGBT的温度会急剧上升，使得温度传感器检测到的温度处于上升的状态，此时通过检测温度传感器的工作状态能够辅助检测旁路接触器的状态。因此可以得出：当所述旁路接触器吸合时，通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度处于下降状态且一直下降到高压级联***的内部温度；通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度由所述内部温度开始升温并处于上升状态，则确定出所述旁路接触器未吸合。
本申请的一些实例中，多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电A相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电B相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电C相。
如图4所示，为带有旁路功能的高压级联型无功补偿装置的***拓扑图。所述高压级联型无功补偿装置采用链式级联结构，包括3路由多个SVG节点串联而成的链路，分别对应电网的A、B、C三相。以A相为例，包括n+m个高压级联型无功补偿单元，分别是A1、A2......An、An+1......An+m，每个SVG节点对应设置一个旁路接触器，分别是KA1、KA2......KAn、KAn+1......KAn+m。现有技术中，按照电压等级该链路需要配备n级高压级联型无功补偿单元，但是在实际应用中采用了n+m级的结构，其中额外配置的m级高压级联型无功补偿单元可作为冗余备份。n+m级高压级联型无功补偿单元同时在线工作，每级高压级联型无功补偿单元独立输出的控制载波运行。当检测到某个高压级联型无功补偿单元出现异常时，通过与其对应的旁路接触器可以将该故障节点旁路，从而将其从链路中脱离。
当任一个如图3所示的逆变单元发生故障时，此逆变单元的旁路接触器J吸合，此时电流通过旁路接触器J流向下一级，而不会从逆变单元中经过。当旁路接触器J处于断开状态时，若SVG***内部的IGBT单元未损坏，只是IGBT的驱动模块出现损坏时，电流通过IGBT单元中的续流管对电容C2进行充电，这样会导致逆变单元电压的上升，此时只需要检测逆变单元的电压就可以判断旁路接触器是否处于吸合状态。
当所述旁路接触器处于断开状态时，若所述IGBT单元驱动模块出现损坏，电流从IGBT单元内部流过不经过电容C2，不会产生电压，此时通过检测电压的方式无法判断接触器是否闭合，且IGBT单元内部损坏导致短路会使得IGBT单元的过流能力变弱产长久处于过电流状态有可能导致***的二次损坏，对其余单元造成影响。所以此时需要检测高压无功补偿单元中IGBT单元的温度变化来判断旁路接触器是否真正吸合。
当IGBT处于严重损坏断路状态时，若旁路接触器不吸合，将检测不到整相的单元电压，此时通过温度传感器确定旁路接触器是否处于吸合状态。
能够理解，上述具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，能够有效的判断出旁路接触器的状态，精确地确认级联H桥的***旁路接触器是否真实吸合。
本申请实施例还提供一种高压无功补偿***，包括具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器对三相电执行高压无功补偿，请参考图5，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该高压无功补偿***还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语″第一″、″第二″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″、″固定″等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征″上″或″下″可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征″之上″、″上方″和″上面″可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征″之下″、″下方″和″下面″可以是第—特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第—特征水平高度小于第二特征。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语″一个实施例″、″一些实施例″、″示例″、″具体示例″、或″一些示例″等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，其特征在于，所述装置包括：多个高压无功补偿单元，每个所述高压无功补偿单元包括逆变单元和旁路接触器，所述旁路接触器与所述逆变单元并联，所述装置还包括用于监测所述高压无功补偿单元中IGBT单元的温度变化状态的温度传感器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
当所述旁路接触器吸合时，通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度处于下降状态且一直下降到高压级联***的内部温度；
通过所述温度传感器检测到的所述IGBT单元的温度由所述内部温度开始升温并处于上升状态，则确定出所述旁路接触器未吸合。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逆变单元包括多个IGBT单元组成的H桥单元以及储能电容，所述H桥单元与所述储能电容并联。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括，电压检测单元，
当所述旁路接触器处于断开状态时，若IGBT驱动模块出现损坏，电流通过所述IGBT单元中的续流管对所述电容进行充电，通过所述电压检测单元确定所述旁路接触器是否处于吸合状态。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，
当所述旁路接触器处于断开状态时，若所述IGBT单元内部短路，电流从所述IGBT单元内部流过不经过所述电容，通过所述电压检测单元无法判断所述接触器是否闭合，通过所述温度传感器确定旁路接触器是否处于吸合状态。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个IGBT单元为四个IGBT单元。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电A相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电B相；多个所述高压无功补偿单元串联后接入三相电C相。
8.一种高压无功补偿***，包括如权利要求1—7之任一所述的具有旁路功能的高压级联型无功补偿装置，处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器对三相电执行高压无功补偿。
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