[实用新型]矿用隔爆兼本质安全型静止链式无功发生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无功发生装置，具体的说是一种矿用隔爆兼本质安全型静止链式无功发生装置。

背景技术

目前，影响煤矿电能损耗的因素很多，其中无功损耗占较大比重。随着原煤产量的大幅提高，机械设备的装机功率也随之增大，供电线路也越来越长，从而使电网电压波动很大。随着电子技术的发展，煤矿也大量采用类似晶闸管软启动、硅整流设备等非线性负载，在其运行时产生大量的谐波。当前，煤矿使用的无功补偿装置有机械投切电容电感装置和晶闸管投切电容电感装置，存在补偿速度慢、寿命短、占地面积大、产生谐波大等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，提高电网的功率因数，本实用新型公开了一种矿用隔爆兼本质安全型静止链式无功发生装置。

本实用新型包括隔爆滤波器腔体、主隔爆腔体、主回路和控制回路。主回路包括：输入电抗器一1、交流电容2、输入电抗器二3、预充电单元4和逆变单元5。控制回路包括：驱动电路6、光纤板7、接口电路8、控制电路9和显示屏10。

电源L1、L2和L3与输入电抗器一1输入端连接，输入电抗器一1输出端与输入电抗器二3输入端连接，交流电容2并联在输入电抗器一1输出端和输入电抗器二3输入端，输入电抗器二3输出端连接预充电单元4，预充电单元4连接逆变单元5的输入端。其中输入电抗器一1、交流电容2和输入电抗器二3构成正弦滤波器进行滤波。

输入电抗器一1、交流电容2和输入电抗器二3安装在隔爆滤波器腔体中，预充电单元4和逆变单元5安装在主隔爆腔体中，两个腔体之间采用高压屏蔽电缆连接。

逆变单元5采用链式H桥电路结构，U相H桥电路、V相H桥电路和W相H桥电路之间采用星形接法。每相的H桥电路组成包括：电容C、模块T1、T2、T3和T4、二极管D1、D2、D3和D4。

本实用新型的有益效果是：基于大功率换流器，以电压型逆变器为核心，具有启动冲击小、任意组合的连续补偿范围、动态响应速度快、优异的谐波输出特性、占地面积小、高效率和超强补偿能力等优点，同时具有隔爆功能。

附图说明

图1为矿用隔爆兼本质安全型静止链式无功发生装置原理图。

图2为U相H桥电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型包括隔爆滤波器腔体、主隔爆腔体、主回路和控制回路。主回路包括：输入电抗器一1、交流电容2、输入电抗器二3、预充电单元4和逆变单元5。控制回路包括：驱动电路6、光纤板7、接口电路8、控制电路9和显示屏10。

电源L1、L2和L3与输入电抗器一1输入端连接，输入电抗器一1输出端与输入电抗器二3输入端连接，交流电容2并联在输入电抗器一1输出端和输入电抗器二3输入端，输入电抗器二3输出端连接预充电单元4，预充电单元4连接逆变单元5的输入端。其中输入电抗器一1、交流电容2和输入电抗器二3构成正弦滤波器进行滤波。

输入电抗器一1、交流电容2和输入电抗器二3安装在隔爆滤波器腔体中，预充电单元4和逆变单元5安装在主隔爆腔体中，两个腔体之间采用高压屏蔽电缆连接。

逆变单元5采用链式H桥电路结构，U相H桥电路、V相H桥电路和W相H桥电路之间采用星形接法。以U相H桥电路为例，其组成包括：电容C、模块T1、T2、T3和T4、二极管D1、D2、D3和D4。二极管D1的阳极与模块T1的发射极相连，阴极与模块T1的集电极相连；二极管D2的阳极与模块T2的发射极相连，阴极与模块T2的集电极相连；二极管D3的阳极与模块T3的发射极相连，阴极与模块T3的集电极相连；二极管D4的阳极与模块T4的发射极相连，阴极与模块T4的集电极相连；模块T1发射极与模块T2集电极连接到预充电单元4的L1相，模块T3发射极与模块T4集电极连接到输出交流U相，模块T1集电极与模块T3集电极与直流母线的正压连接，模块T2发射极与模块T4发射极与直流母线的负压连接，电容C并联在直流母线两端。

控制电路9为本系统的控制核心，采用双DSP及FPGA的全数字控制系统，具有远程监控功能。控制电路9通过快插的方式与接口电路8连接，接口电路8为控制电路9提供输入电流信号、电压信号和温度信号的采集与转换，并通过排线的方式与光纤板7连接，光纤板7将电信号转换为光信号发送给驱动电路6，驱动电路6用于执行控制电路9中命令控制模块的开关，驱动电路6输出与逆变单元5连接。控制电路9同时与显示屏10相连，显示屏10可显示运行状态、设置参数、查看故障及记录。

本实用新型基于大功率换流器，以电压型逆变器为核心，直流侧采用直流电容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压相位和幅值均可调的三相交流电源。逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑，在逆变器接入交流电源时，由各模块反向续流二极管构成整流器，对直流电容器充电；正常运行后，直流电容器的储能将会用来补充逆变器的内部损耗，使得电容电压下降。因此，必须不断的对电容器充电补能使电压保持在工作范围。该装置通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来实现相位改变， 逆变器从系统吸收少量有功用来满足其内部损耗，保持电压水平。该装置通过调节逆变器中模块的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时高功率因数运行。当装置检测的输出无功电流滞后电网电压，调节输出电压幅值大于电源电压，发出感性无功；输出无功电流超前电网电压，调节输出电压幅值小于电源电压，发出容性无功。