[发明专利]一种基于IGBT桥式串、并补电能调节器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力控制技术，特别涉及一种基于IGBT桥式串、并补电能调节器。

背景技术

由于电网电压用电容量随时变化，其电压波动很大，表现为经常过欠压、瞬时跌落、浪涌及尖峰干扰较多(在一些偏远地区尤其严重)；另一个方面，电力系统中非线性负荷大量增加，向电网注入了大量的谐波和次谐波分量，导致了电流波形的严重失真，给电网带来了严重污染，从而影响用户的用电质量。而随着科技和经济的发展，信息技术和微电子技术的应用，大量用电设备对供电质量的要求越来越高。研究表明，电压跌落和谐波干扰问题已成为影响许多用电设备正常、安全运行的电能质量问题之一。因此，如何抑制电压跌落、谐波对电力用户的干扰、提高配电系统的动态电能质量，已成为摆在电力研究人员面前十分迫切的问题。

目前，市场上用于稳定电压的交流稳压器及谐波滤除装置有如下几种：(1)变压器变比调整型稳压器：所述的变压器初级设有多个抽头，每个抽头串接一只继电器或双向可控硅，通过改变抽头来调节电压，这种稳压器可控硅或继电器直接串接在主电路中，负载电流全部从可控硅中或继电器流过，负载电流中的瞬变、波动极易损坏可控硅，而长期通过大电流产生很大热量，也使可控硅工作在恶劣的工况下，性能劣化，可靠性变差。(2)碳刷型交流稳压器：通过机电式机构调节自耦变压器的触头来调节补偿电压。由于使用碳刷和机械传动，造成其工作寿命短、响应速度慢、碳刷接触面小而影响输出电流、碳刷磨损快需要经常更换、机械失灵引起冲顶而烧坏稳压器、电力局更换线路造成电机反转而烧坏设备等许多缺点和问题；(3)无触点补偿式交流稳压器：这种拓扑结构无机械触点、体积小，效率高，解决了上述机型的缺陷，如专利号ZL00204096.4和专利号ZL01253876.0所公开的无触点交流稳压器；但这两种专利所公开的交流稳压器其共同缺点是电压有级调节，不能实现电压连续调节，调压精度不高。另外，不同绕组抽头之间切换时，易造成晶闸管共态导通的短路事故。(4)有源滤波器：专利号CN200420076979.2公开了一种大容量并联型有源滤波器，但其只是滤除电网谐波，而对于电网电压的瞬变不作处理；专利号CN200710034455.5只是公开了有源滤波器的算法，而对其主电路拓扑及相应的电路结构未进行描述。

发明内容

本发明针对目前电能补偿中调节精度不高，瞬变时控制可靠性差的问题，提出了一种基于IGBT桥式串、并补电能调节器。当电网电压发生变化时，调节器可在几个毫秒内产生一个与电网电压同步的交流电压来补偿电网电压跌落或上升，从而把负载电压稳定在正常值，以抑制配电系统的电压波动对用户负荷的影响；当电网波形畸变严重，产生大量电流谐波危害到用户安全时，调节器可以利用其并联的桥式IGBT变换器，生成一个与其电流波形相位相差180度的电流波形，叠加于电网，从而保证负载电流波形为正弦波，使其安全、稳定运行，免受谐波干扰。

本发明的技术方案为：一种基于IGBT桥式串、并补电能调节器，包括并联型IGBT桥式变换器、并联型L、C电路、串联补偿变压器、串联型IGBT桥式变换器和控制电路，并联型L、C电路，它由连接电网的变压器(Tr2)并联附加电感(L₅)，然后串联无极性补偿电容(C₅)接地构成，并联型IGBT桥式变换器输出通过变压器(Tr2)与电网连接，串联在电网上的串联补偿变压器(Tr1)降压隔离后接串联型IGBT桥式变换器输出，控制电路包括并联型IGBT桥式变换器控制电路和串联型IGBT桥式变换器控制电路，并联型IGBT桥式变换器控制电路包括电流检测、DSP控制器、PWM脉冲发生器和外围电路，电流检测的信号进入DSP控制器处理后通过控制PWM脉冲发生器产生的脉冲控制并联型IGBT桥式变换器中的IGBT的导通与关断，通过并联型L、C电路补偿电网电流的波动；串联型IGBT桥式变换器控制电路包括电压检测、保护通信电路、DSP控制器、PWM脉冲发生器，电压检测的信号进入DSP控制器处理后通过控制PWM脉冲发生器产生的脉冲控制串联型IGBT桥式变换器中的IGBT的导通与关断，通过串联补偿变压器补偿电网电压的变动，两个控制电路通过双口RAM进行数据交换。