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专利号: 2015103679199
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串(8),每个Link模块串(8)均包括依次连接的link模块(1)和电感(Ls),所述3个电感(Ls)与Link模块(1)非连接的一端均连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述Link模块(1)的具体结构为:包括CMC模块(2),所述CMC模块(2)由若干依次连接的HB模块(7)组成,每个HB模块(7)对应连接一个交流侧取能电源模块(3),每个交流侧取能电源模块(3)还与HB模块(7)旁的风扇(9)连接,所述HB模块(7)内部是由相同的4个IGBT管(A)、IGBT管(B)、IGBT管(C)、IGBT管(D)连接组成,IGBT管(A)和IGBT管(C)的共集电极,IGBT管(B)和IGBT管(D)共发射极,所述IGBT管(A)的集电极和IGBT管(B)的发射极之间连接有直流侧电容(C),IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极连接,IGBT管(C)的发射极和IGBT管(D)的集电极连接后同时连接至下一级HB模块(7)的IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极之间,IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极连接线上设有结点(E),IGBT管(C)的发射极和IGBT管(D)的集电极连接线上设有结点(F)。

3.根据权利要求2所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述HB模块(7)的数量N、直流侧电容(C)的容值C的具体计算步骤如下:步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的系统线电压Uab和负载最大无功功率QLmax,确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的额定电流IS,额定电流IS的选取依照公式为:步骤2、根据所述步骤1得到的额定电流IS,然后确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中连接的电感(LS)的电感值LS,具体公式如下:式(2)中,f为电网频率,f=50Hz,

同时根据本系统中的确定的额定电流IS的值选取IGBT管的型号及IGBT管并联的数量,在本系统中,nIGBT=2,IGBT管型号满足以下条件:IGBT管的电流IIGBT大于额定电流IS,IGBT管的电压VIGBT取值为1200V、1700V、3300V,表达式为:nIGBTIIGBT>Is (3)

VIGBT∈{1200,1700,3300} (4)

步骤3、根据所述步骤2确定的IGBT管的型号,确定HB模块(7)的数量N、直流侧电容(C)的容值C,具体公式如下:

4.根据权利要求2所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述交流侧取能电源模块(3)的具体结构为:包括三级依次连接的二极管整流桥AC/DC开关电源(4),每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的正负输入端之间均连接有变压器(T),每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的正输出端均连接至结点(B),每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的负输出端均连接至结点(C),结点(B)和结点(C)连接至微直流母线(5)上,结点(B)和结点(C)之间的微直流母线(5)上还连接有电容(C2),电容(C2)的两端连接至DC/DC开关电源(6),所述每个交流侧取能电源模块(3)内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的输入端连接的变压器(T)与所在的交流侧取能电源模块(3)对应连接的HB模块(7)的结点(E)、结点(F)连接,同时,每个交流侧取能电源模块(3)内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)还与下一级交流侧取能电源模块(3)内的第一级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)连接,每个交流侧取能电源模块(3)内的第三级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)还与下一级交流侧取能电源模块(3)对应连接的HB模块(7)的结点(E)、结点(F)连接。

5.根据权利要求4所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述交流侧取能电源模块(3)的设计功率PK计算步骤如下:步骤a、根据所述步骤2中确定的IGBT管型号,确定IGBT管的参数:Eon,Eoff,Ed,vce,fsw,Inom,Vf和工作状态d,然后依据确定的IGBT管的参数和工作状态d计算IGBT管总损耗PIGBT和HB模块(7)的损耗PH,具体如下:IGBT管的开关损耗为:

Psw=fsw×(Eon+Eoff)×Is/Inom (7)IGBT管的导通损耗为:

PconG=Vce×Is×d (8)

IGBT管内部反并联二极管的开关损耗为:

Pd=fsw×Ed×Is/Inom (9)

IGBT管内部反并联二极管的导通损耗为:

Pcond=Vf×Is×(1-d) (10)

IGBT管的总损耗PIGBT为:

PIGBT=Psw+PconG+Pd+Pcond (11)

HB模块(7)的混合损耗为:

Ph=2×nIGBT×(Psw+Pd) (12)

HB模块(7)的总损耗为:

PH=2×nIGBT×PIGBT (13)

步骤b、根据HB模块(7)的总损耗PH和所述风扇(9)的能效比 计算HB模块(7)旁的风扇(9)的实际功耗PF,具体如下:步骤c、根据HB模块(7)的总损耗PH和风扇(9)的实际功耗PF,以及系统中其它损耗Pother,计算交流侧取能电源模块的设计功率PK,具体如下:PK=PF+Pother (15)

步骤d、根据交流侧取能电源模块(3)的设计功率PK和HB模块(7)的混合损耗Ph,判断交流侧取能电源模块(3)的电压调整能力是否满足要求,具体如下:如果PK>=Ph,则说明交流侧取能电源模块(3)满足电压调整的要求,PK保持不变;

如果PK

6.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述步骤a中IGBT管的工作状态d=0.8。

7.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述步骤b中风扇(9)的能效比

8.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述步骤c中系统的其它损耗Pother=20W~100W。

9.根据权利要求4所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的具体结构为:包括依次同向连接的二极管(D1)、二极管(D2),所述二极管(D1)、二极管(D2)的连接结点与所述变压器(T)的正输出端连接,所述变压器(T)的负输出端与通向连接的二极管(D3)、二极管(D4)的连接结点连接,所述二极管(D1)、二极管(D3)的正向输出端连接后连接至结点(A),所述二极管(D2)、二极管(D4)的正向输入端连接后连接至结点(D),所述结点(A)和结点(D)之间连接有电容(C3),电容(C3)的正电压端与所述结点(B)连接,电容(C3)的负电压端与所述结点(C)连接。

10.根据权利要求9所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统,其特征在于,所述交流侧取能电源模块(3)的内部参数具体如下:二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)的输出电压峰值U1dc=

200V、功率P1dc=PK、变压器变比

二极管整流桥的电压UD=250V、电流 中间直流母线电容(C2)的电压UC2

=U1dc、容量CC2=1100uF,

DC/DC开关电源(6)输入端连接的变压器T的输出电压U2dc=15V、功率P2dc=PK、变压器变比