[发明专利]基于变换器的矿用高压无功补偿系统及方法

权利要求书

1.一种基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于，所述系统包括：发生器、第一循环工质管道、汽轮机、悬浮永磁发电机、整流器、超级电容储能装置和变换器；所述第一循环工质管道与所述发生器连接，所述汽轮机与所述第一循环工质管道连接，所述悬浮永磁发电机与所述汽轮机连接，所述悬浮永磁发电机与所述汽轮机连接，所述整流器与所述悬浮永磁发电机连接，所述超级电容储能装置与所述整流器连接，所述变换器与所述超级电容储能装置连接；

所述发生器用于从余热源获取热能通过所述第一循环工质管道的循环工质传输至所述汽轮机；

所述汽轮机用于基于所述第一循环工质管道的循环工质传输的热能将热能转换为机械能，以使所述悬浮永磁发电机发电；

所述整流器用于将所述悬浮永磁发电机的电能由交流电转换为直流电；

所述超级电容的储能装置用于存储电能；

所述变换器用于将所述超级电容的储能装置存储的电能由直流电转换为交流电。

2.根据权利要求1所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：还包括：循环系统、第二循环工质管道；所述循环系统与所述汽轮机连接，所述第二循环工质管道与所述循环系统连接，所述发生器与所述第二循环工质管道连接；

所述循环系统用于传输从所述汽轮机获取的循环工质，以通过所述第二循环工质管道传输所述循环工质至所述发生器。

3.根据权利要求1所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述余热源包括：矿井排水余热、空气压缩机压缩热、矿井回风余热。

4.根据权利要求1所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述变换器为中点可控嵌套五电平变换器。

5.根据权利要求4所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述中点可控嵌套五电平变换器包括：第一电路、第二电路和第三电路，所述第一电路、第二电路和第三电路的结构相同，所述第一电路、第二电路和第三电路的元器件都包括：集成门极换向晶闸管、二极管、钳位悬浮电容和动态串联保护模块。

6.根据权利要求5所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述第一电路、第二电路和第三电路包括：第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂并联，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂都包括八个串联的集成门极换向晶闸管，每个集成门极换向晶闸管与一个二极管并联，每个集成门极换向晶闸管与一个动态串联保护模块并联。

7.根据权利要求6所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述动态串联保护模块包括：击穿二极管D、电阻R和电容C，电阻R和电容C串联后与击穿二极管D并联。

8.根据权利要求6所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统，其特征在于：所述第一桥臂和第二桥臂的每四个集成门极换向晶闸管之间并联钳位悬浮电容，所述第二桥臂和第三桥臂的每四个集成门极换向晶闸管之间并联钳位悬浮电容。

9.一种基于变换器的矿用高压无功补偿方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意所述的基于变换器的矿用高压无功补偿系统进行基于变换器的矿用高压无功补偿，包括以下步骤：

基于所述发生器从余热源获取热能通过所述第一循环工质管道的循环工质传输至所述汽轮机；

基于所述汽轮机使所述第一循环工质管道的循环工质传输的热能将热能转换为机械能，以使所述悬浮永磁发电机发电；

基于所述整流器将所述悬浮永磁发电机的电能由交流电转换为直流电；

基于所述超级电容的储能装置存储电能；

基于所述变换器将所述超级电容的储能装置存储的电能由直流电转换为交流电。

10.根据权利要求9所述的基于变换器的矿用高压无功补偿方法，其特征在于，还包括：基于所述循环系统传输从所述汽轮机获取的循环工质，以通过第二循环工质管道传输所述循环工质至所述发生器。