[发明专利]基于IGBT的大功率智能型谐波和无功电流发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的装置，具体是一种基于IGBT的大功率智能型谐波和无功电流发生装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电力电子装置得到了迅速推广，同时这些非线性负荷也向电网注入了大量的谐波和无功。谐波会严重影响用电设备和供电系统的安全、可靠、与经济运行，谐波的一些危害如下：诱发电网谐波放大，导致谐波过电压和过电流，引发事故，损坏电容器补偿等电气设备。导致异步电机和变压器产生附加损耗和过热，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压，降低了该类设备的效率和利用率，缩短了该类设备的使用寿命。对电力电缆和配电电路，谐波电流频率增高，引起明显的集肤效应，导线电阻增大，线损加大，发热增加，绝缘过早老化，容易发生接地短路故障，形成火灾隐患。对通信、电子或自动控制设备产生严重干扰。谐波电流使断路器阻断能力降低，导致断路器、接触器等不能安全稳定工作。导致保护装置误动或拒动，导致区域性停电事故。使电力系统中各种测量仪表误差增加，甚至无法工作。干扰或影响各类低压电器的正常使用。

谐波是看不见摸不着的，在不知不觉中就已经造成了很大危害，因此在电力实践中，有必要通过准确的谐波发生装置，产生谐波电流，对电气设备和仪表进行检测与考验。目前市场上已有的谐波发生装置功率都较小(几十个伏安级)，不适应电力系统大功率的需求(几十至几百个千伏安级)，因此有必要开发一种大功率的谐波电流发生装置。另外，谐波检测的同时也有一定的无功检测需求，因此谐波电流发生装置要能兼做无功电流发生装置(包括感性无功和容性无功)。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1987511A，公开日2007-6-27，记载了一种谐波电流和感性无功发生装置，该技术由三相桥式全控整流桥构成的整流器(4)的直流侧串接设置直流电抗器(3)、电流采样器(2)，电流采样器(2)的两端与移相控制器(1)的电流反馈输入端连接，移相控制器(1)信号输出端与三相桥式全控整流桥的可控硅门极对应连接，三相桥式全控整流桥的电压输入端直接接入电网，移相控制器(1)电压输入端通过降压变压器(5)后接入电网。

但是该现有技术采用的是基于可控硅的三相桥式全控整流桥实现的，该技术只能输出特定的6k±1次谐波，谐波次数不可任意设置，且只能输出感性无功电流，不能输出容性无功电流，另外三相全桥的结构输出的电压范围较窄，只能满足AC380V系统的并网要求，而不能满足AC690V系统的并网要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于IGBT的大功率智能型谐波和无功电流发生装置，利用电力电子变流技术，采用先进的全控型器件IGBT将三相交流电源整流成直流电源，再利用高效控制系统，采用电流环恒流算法控制直流电源逆变成所需的谐波电流。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：断路器、熔断器、高通滤波器、两个电抗器、预充电回路、逆变器、电源转换器以及控制电路，其中：断路器的一端与电力系统的测试点相连接，另一端与熔断器的输入端相连，熔断器的输出端分别与高通滤波器和第一电抗器的输入端相并联，第一电抗器的输出端依次与预充电回路、第二电抗器和逆变器相串联，控制电路的信号端分别与第一电抗器和第二电抗器的输入端相连，控制电路的输出端与逆变器的控制端相连，控制电路的输入端与电源转换器相连，电源转换器的输入端与电力系统的测试点相连接。

所述的逆变器采用三单相桥拓扑结构，该三单相桥拓扑结构中每个桥臂输出电压中的基波分量峰值满足：其中：调制比m_a≤1，通过控制输入逆变器的直流电压V_d的值使谐波电流发生装置的输出电压满足AC380V～AC690V系统的并网要求。

所述的控制电路包括：依次串联的谐波设置单元、调节监测单元和驱动电路单元，其中：谐波设置单元接收设置的谐波电流参考值，将该参考值与装置实际输出的谐波电流做差值送入调节监测单元，调节监测单元输出限幅后得到控制用参考电流，该参考电流经过驱动电路单元进行PWM调制后驱动逆变器生成所需的谐波电流并形成闭环控制系统保证输出谐波电流的稳定度和精度。