[实用新型]多功能大功率电力电子变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子变流器，特别涉及一种采用混合型无功补偿结构，具有传递有功能量、补偿电网无功、消除电网谐波等多功能的电力电子变流器。

背景技术

随着电力系统的发展，各种冲击性负荷如工业电弧炉、电力机车、轧钢机等使得电网上电压波动频繁，大量的半导体整流设备在电网中造成谐波，使得电能质量变差。新的敏感设备的大量出现(如半导体制造厂等)，又对电能质量提出了更高的要求。同时随着电力电子技术的发展，各种拓扑类型的大功率变流器已经广泛的使用在国民经济的各个领域，并发挥着越来越重要的作用。

为保障电网电能质量的要求，各类静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)、大功率电力电子变压器(SST)等装置应运而生。但当今的大功率变流器、大功率电力电子变压器、SVC、SVG都存在着各自的缺点和不足：

1、大功率变流器功能比较单一，在很多情况下变流器的剩余容量很多，如在交流电机拖动系统中大功率变流器在电机启动后即被切除，处于闲置状态，使其额定的功率容量不能得到充分的利用，这造成了变流器在使用过程中的浪费。

2、近年来，大功率电力电子变压器(SST)得到了广泛的关注，但是电力电子变压器在传输有功能量的同时，并未考虑到大容量的无功补偿。使电力电子变压器功能和容量并未得到充分利用。

3、大多数的大功率变流器和大功率的电力电子变压器即使具备无功补偿的功能，由于自身首先要保障有功能量的传递，所补偿的无功也相当有限，实用价值不高。

4、TCR型SVC通过控制晶闸管的导通时刻来控制流过电抗器的电流，从而快速的跟踪负载无功的功率，并通过分相控制补偿三相不对称，与其匹配的交流滤波装置来吸收谐波，是一种技术成熟、性价比高、具有较大补偿容量的产品。但响应时间较慢，对闪变的改善率低，甚至有时会造成闪变加剧。TSC型SVC采用了电容器组投切方式，可实现无功的大容量分级调节，其优点是补偿电路结构简单，成本低。但这种方式仍存在补偿速度慢，又由于电容器的投切是分级进行的，产生的无功补偿量也是阶跃式的，会使电网出现过补偿或欠补偿状态。

5、SVG采用全控型器件，响应速度快，抑制闪变效果好，但是并不具备传递有功能量的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种可以充分利用变流器的功能和容量，改善系统的功率因数，提高对闪变的抑制效果，具有传递有功能量、补偿电网无功和消除电网谐波的多功能的电力电子变流器。

为达到上述目的，本实用新型提供的一种多功能大功率电力电子变流器，包括三相交流电源、大功率电力电子变流器及其控制器以及SVC，所述控制器设有与其相连的电流、电压传感器组和驱动电路，所述SVC的输入端并联接入所述三相交流电源出口处的电网上；

所述大功率电力电子变流器包括三相电抗器、三相全控型整流级、直流变换电路、三相或单相全控型逆变级和三相或单相的负载或电网，其中，所述三相电抗器的输入端并联于所述三相交流电源出口处的电网上，所述三相电抗器的输出端连接至所述三相全控型整流级的输入端，所述三相全控型整流级的输出端通过所述直流变换电路连接至所述三相或单相全控型逆变级的输入端，所述三相或单相全控型逆变级的输出端连接至所述三相或单相的负载或电网；

所述电流、电压传感器组包括第一电流传感器组、第二电流传感器组、电压传感器、直流电压传感器和直流电流传感器，其中，所述第一电流传感器组的输入端连接至所述三相电抗器的输入端电网上，所述第二电流传感器组的输入端连接至所述电网其他负载的输入端电网上，所述电压传感器的输入端并联于所述三相交流电源出口处的电网上，所述直流电压传感器的输入端和直流电流传感器的输入端连接至所述直流变换电路，所述第一电流传感器组、第二电流传感器组、电压传感器、直流电压传感器和直流电流传感器的输出端分别与所述控制器连接；

所述驱动电路包括第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和第四驱动电路，其中，所述第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路各输入端分别与所述控制器连接，所述第一驱动电路的输出端连接至所述三相全控型整流级，所述第二驱动电路的输出端连接至所述SVC，所述第三驱动电路的输出端连接至所述三相或单相全控型逆变级，所述第四驱动电路的输出端连接至所述直流变换电路；

所述三相或单相的负载或电网输出的负载反馈信号与所述控制器连接；