[发明专利]多功能大功率电力电子变流器

摘要

本发明提供的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和SVC。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。控制器连接有电流、电压传感器组和驱动电路。本发明还提供了控制器的逻辑控制方法。其优点是：将大功率变流器或大功率电力电子变压器电网侧可补偿小容量无功功率的全控型整流级与大容量的SVC结合起来，采用混合型无功补偿结构，因此具有传递有功能量、补偿电网无功和消除电网谐波等多种功能。

主权项

一种多功能大功率电力电子变流器，包括三相交流电源(1)、大功率电力电子变流器及其控制器，所述控制器(13)设有与其相连的电流、电压传感器组和驱动电路，其特征在于：还包括SVC(6)，所述SVC(6)的输入端并联接入所述三相交流电源(1)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(3)、三相全控型整流级(8)、直流变换电路(11)、三相或单相全控型逆变级(14)和三相或单相的负载或电网(16)，其中，所述三相电抗器(3)的输入端并联于所述三相交流电源(1)出口处的电网上，所述三相电抗器(3)的输出端连接至所述三相全控型整流级(8)的输入端，所述三相全控型整流级(8)的输出端通过所述直流变换电路(11)连接至所述三相或单相全控型逆变级(14)的输入端，所述三相或单相全控型逆变级(14)的输出端连接至所述三相或单相的负载或电网(16)；所述电流、电压传感器组包括第一电流传感器组(4)、第二电流传感器组(7)、电压传感器(5)、直流电压传感器(12)和直流电流传感器(19)，其中，所述第一电流传感器组(4)的输入端连接至所述三相电抗器(3)的输入端电网上，所述第二电流传感器组(7)的输入端连接至所述电网其他负载(2)的输入端电网上，所述电压传感器(5)的输入端并联于所述三相交流电源(1)出口处的电网上，所述直流电压传感器(12)的输入端和直流电流传感器(19)的输入端连接至所述直流变换电路(11)，所述第一电流传感器组(4)、第二电流传感器组(7)、电压传感器(5)、直流电压传感器(12)和直流电流传感器(19)的输出端分别与所述控制器(13)连接；所述驱动电路包括第一驱动电路(9)、第二驱动电路(10)、第三驱动电路(15)和第四驱动电路(18)，其中，所述第一驱动电路(9)、第二驱动电路(10)、第三驱动电路(15)、第四驱动电路(18)各输入端分别与所述控制器(13)连接，所述第一驱动电路(9)的输出端连接至所述三相全控型整流级(8)，所述第二驱动电路(10)的输出端连接至所述SVC(6)，所述第三驱动电路(15)的输出端连接至所述三相或单相全控型逆变级(14)，所述第四驱动电路(18)的输出端连接至所述直流变换电路(11)；所述三相或单相的负载或电网(16)输出的负载或电网的反馈信号(17)与所述控制器(13)连接；所述控制器(13)执行的逻辑控制步骤包括：第一步：初始化系统；第二步：启动第一电流传感器组(4)、电压传感器组(5)、第二电流传感器组(7)、直流电压传感器组(12)、直流电流传感器组(19)、以及负载或电网的反馈信号(17)；第三步：注册三相全控型整流级(8)与SVC(6)的控制任务、注册隔离的直流变换电路(11)控制任务、注册三相或单相全控型逆变器(14)控制任务；第四步：进入三相全控型整流级(8)与SVC(6)相配合的无功补偿控制：第1步：通过第二电流传感器组(7)、电压传感器组(5)进行瞬时无功检测，获取电网系统中的无功量；第2步：通过第一电流传感器组(4)检测三相全控整流级(8)交流侧的输入电流，并判断三相全控整流级(8)的剩余容量是否满足补偿无功的工作值，即三相全控整流级(8)用于剩余容量补偿无功所设定最小剩余容量；如果否，仅由SVC(6)补偿电网无功，三相全控型整流级(8)仅对后级隔离或非隔离的直流变换电路(11)传递有功能量，采用单位功率因数运行，不对电网提供任何无功，执行第五步；如果是，执行下一步；第3步：判断三相全控型整流级(8)的剩余容量是否可以完全补偿电网系统中的无功量，如果是，则完全由三相全控型整流级(8)补偿电网无功，SVC(6)不工作，执行第五步；如果否，则由三相全控型整流级(8)与SVC(6)的配合补偿电网的无功量，即由SVC(6)补偿电网系统中的大部分无功，剩余无功量部分由三相全控型整流级(8)提供补偿，三相全控型整流级(8)在非单位功率因数下工作，其在满足后级隔离或非隔离的直流变换电路(11)有功能量要求的同时，提供给电网一定的无功；第4步：输出三相全控型整流级(8)与SVC(6)相配合的无功补偿控制给定，并按照上述三相全控型整流级(8)与SVC(6)相配合的无功补偿控制给定执行对变流器中三相全控型整流级(8)、隔离的直流变换电路(11)和三相或单相全控型逆变级(14)的控制；第五步：系统是否停机，如果是，执行下一步；如果否，返回第四步；第六步：结束。