[发明专利]一种基于H桥级联的电容器组柔性投切装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善变电站电容器组投切方式的基于H桥级联的电容器组柔性投切装置。

背景技术

目前变电站无功补偿采用断路器对电容器分组投切存在如下问题：1、从节省变电站土建和减少设备投入角度，希望电容器组组数少，单组容量大；2、目前变电站电容器组进行投退时，由于单组容量大，当变电站电容器组进行投退时，不仅带来电压波动问题，还经常导致功率因数偏低，影响力率考核指标，多个地市公司变电站力率考核经常不达标。可见研究大容量电容器组柔性投切显得极为迫切。

随着现代电力电子技术在电气传动领域的广泛应用，相控技术、脉宽调制等技术被引入到电力系统，与传统电力系统控制技术相结合，产生了近几年出现的新技术—柔性交流输电系统（FACTS），其本质就是将高压大功率的电力电子技术应用于电力系统中，以增强对电力系统的控制能力，提高原有电力系统的输电能力及稳定性。

研究大容量电容器柔性投切技术，为变电站简化设备、优化场地布置和精确无功补偿提供一种新颖的解决方案，就是主要研究出一种新的结合柔性交流输电技术的电容器投切方式，从而在电容补偿容量、减小投切过程的母线电压波动等技术指标上达到甚至优于国标。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于H桥级联的电容器组柔性投切装置，其目的是改善变电站电容器组投切方式，节省变电站土建和减少设备投入，实现无功补偿容量的无极调节，减小投切过程的母线电压波动，同时提高了负载的功率因数，降低企业的生产成本，实现节能减排的目的。

技术方案：本发明的技术方案如下：

一种基于H桥级联的电容器组柔性投切装置，包括电容器组，所述电容器组为三相星形连接的电容器组；所述电容器组与三相电网之间通过柔性投切开关连接；所述柔性投切开关采用三相级联H桥拓扑结构，所述三相级联H桥拓扑结构中的每相为若干采用H桥拓扑结构的变流子模块相互串联形成，并分别与所述三相电网中的一相连接；所述柔性投切开关的三相出线分别与电容器组的三相相连；所述变流子模块连接有用于调整所述变流子模块输出端电压的调制信号。

所述变流子模块由两组绝缘栅双极型晶体管并联之后再与电容器并联组成；每组所述全控型开关器件绝缘栅双极型晶体管由两个绝缘栅双极型晶体管串联形成；每个所述绝缘栅双极型晶体管均反并联一个二极管。

所述调制信号的方法采用PWM调制方法。

所述柔性投切开关与所述三相电网之间依次串联有软启动开关和电抗器；所述软启动开关为电阻串联继电器之后再与继电器并联而成；所述电抗器为电感元件。

有益效果：本发明的基于H桥级联的电容器组柔性投切装置可实现无功电容器组的柔性投切，对电容器本身及电网接入点处的冲击小，延长了设备的使用寿命，降低设备故障率。较之传统的晶闸管投切电容器装置，H桥级联柔性开关型无功补偿电容器用高集成度的功率开关模块代替大容量机械开关，可极大地减小设备整体体积和占地面积，从而降低设计及生产成本。在实现无功补偿功能时，兼具了目前SVG动态响应快、无功可无级调节及传统无功补偿电容器组工作稳定可靠等优点。整个装置为级联多电平拓扑结构，其交流输出电压谐波含量低，保证了整个无功补偿回路的电流谐波畸变率较低，工作时噪音小。相比于传统的无功补偿装置，补偿容量较大时它的成本更低，工程人员在现场安装也更加方便。

附图说明

图1是本发明基于H桥级联的电容器组柔性投切装置结构示意图。

图2为本发明中柔性投切开关结构示意图。

图3为本发明中柔性投切开关的变流子模块结构示意图。

图中：1.柔性投切开关，2电抗器，3.三相电网，4.普通电容器组，5.软启动开关，6.电网负载，7.变流子模块，8.绝缘栅双极型晶体管，9.电容器，10.二极管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：