基于晶闸管的静止无功发生器控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CN104578089A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.04.29(21)申请号201310479790.1(22)申请日2013.10.15(71)申请人高毅夫地址100053北京市西城区白广路6号3号楼8号(72)发明人高毅夫陈琳琳刘昆(51)Int.Cl.H02J3/18(2006.01)H02J3/01(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称基于晶闸管的静止无功发生器控制方法(57)摘要本发明基于晶闸管的静止无功发生器控制方法属于电力电子静止无功发生器技术，目的是研发基于晶闸管的高性能SVG，促进SVG的发展和实际应用，其特征是采用晶闸管12脉波变换器，按特定变换规律对两个三相变流桥进行非对称电流的控制策略，使移相变压器输出侧的电流为正弦波电流，按特定变换规律控制Y三相变流桥和Δ三相变流桥，使晶闸管可以作为全控开关使用，晶闸管的全控化使触发角移相范围变为-180°～180°，实现了有功无功四象限运行。用基于晶闸管的静止无功发生器控制方法构建的晶闸管静止无功发生器可广泛的应用于直流输配电、交流输配电、交直流电弧炉及各种冶炼炉、精炼炉的动态无功补偿。CN104578089ACN104578089A权利要求书1/2页1.本发明基于晶闸管的静止无功发生器控制方法的特征是由一个直流蓄能单元[1]，一个多电平直流电流控制及分配单元[2]，两个完全相同的6脉波晶闸管三相变流桥[3]和[4]，一个Y绕组[7]和二个互差30度的Y绕组[5]和△绕组[6]构成的移相变压器组成，采用对两个三相变流桥[3]和[4]进行产生非对称电流的控制策略，分别按(1)式和(2)式的特定变换规律控制产生互不对称的，且相位也不相同的Y绕组[34]电流和△绕组[35]电流，使移相变压器输出侧Y形绕组[36]的电流为正弦波电流，按(1)式和(2)式的特定变换规律控制Y三相变流桥和Δ三相变流桥，导致了Y三相变流桥和Δ三相变流桥内开关器件的电流按设定的三角波电流规律变化，在构成Y三相变流桥和Δ三相变流桥的开关器件为晶闸管时，施加三角波电流开始时给晶闸管门极触发信号，晶闸管开通，在三角波电流为零期间，晶闸管电流为零被强迫关断，即晶闸管开通受门极控制，三角波电流为零时晶闸管自行关断，两者的组合使晶闸管可以作为全控开关使用，晶闸管的全控化使触发角移相范围变为-180°～180°，实现了有功无功四象限运行。式中：IBY：Y桥直流电流IBΔ：Δ桥直流电流Idc：直流蓄能单元电流k=1，2，…2.按照权利要求1所述的多电平直流电流控制及分配单元[2]采用下述原理实现：(1)将直流蓄能单元电流均等分配为m个支路，每个支路连接到两个可控开关，两个可控开关互补动作，构成互补开关对，分别连接到Y三相变流桥和Δ三相变流桥；(2)每隔30°/m切换一个互补开关对，使流入Y三相变流桥的电流增加一个支路量，同时也使流入Δ三相变流桥的电流减少一个支路量，经过m个30°/m区间，当所有支路电流都流入Y三相变流桥后，再使流入Y三相变流桥的电流每隔30°/m减少一个支路量，同时也使流入Δ三相变流桥的电流增加一个支路量，直到流入Y三相变流桥的电流减少到零，重复以上过程，就可以将直流蓄能单元电流按等增量台阶形三角波的规律分配给Y三相变流桥和Δ三相变流桥。3.按照权利要求1所述的基于晶闸管的静止无功发生器控制方法具有下述特性：交流输出电流谐波含量随m增大而减小，变换器输出交流电流THD与m的关系示于表1；表1.THD与m的关系表m23456789THD7.77％5.25％3.99％3.28％2.77％2.45％2.20％2.02％根据表1，当m≥6时，谐波值被限制在<3％的范围内，采用这种控制方法将传统12脉2CN104578089A权利要求书2/2页波变换器的>8％的谐波含量控制在可控的、满足实际需要的谐波含量范围内；有功无功可超前、滞后连续调节，实现了四象限运行，零有功到额定有功控制时间≤5ms，额定超前、滞后无功转换时间≤5ms；可在大范围内对直流蓄能单元输入输出电压和电流进行连续调节，当输出或吸收无功时，工作在0或小电流状态下；当输出或吸收有功时，工作在对应的输入输出电流状态下；运用软开关理念，在流入Y三相变流桥的电流为零的区间内，令Y三相变流桥的晶闸管换相，在流入Δ三相变流桥的电流为零的区间，令Δ三相变流桥的晶闸管换相，Y三相变流桥和Δ三相变流桥的晶闸管在电流为零的条件下完成换相，晶闸管在电流为零时关断，在电压为零时开始开通，无开关损耗，晶闸管工作频率50Hz，开关频率低，因而综合效率高。4.按照权利要求1所述的直流蓄能单元[1]，根据实际应用情况，分别是电容器、蓄电