[发明专利]用于交换电力的装置有效
申请号: | 200980158628.1 | 申请日: | 2009-04-09 |
公开(公告)号: | CN102388517A | 公开(公告)日: | 2012-03-21 |
发明(设计)人: | J-P·哈舍 | 申请(专利权)人: | ABB技术有限公司 |
主分类号: | H02J3/18 | 分类号: | H02J3/18;H02J3/26;H02M7/49 |
代理公司: | 北京市金杜律师事务所 11256 | 代理人: | 王茂华 |
地址: | 瑞士*** | 国省代码: | 瑞士;CH |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 交换 电力 装置 | ||
技术领域
本发明涉及为了不同目的而与三相电力网络交换电力的技术领域,该目的例如为获得无功电力补偿,稳定电力网络并且降低电力网络中的扰动,例如降低该网络中由与该网络相连接的负载所生成的谐波。
在电力网络中经常通过将旁路连接中的、电感器和电容器形式的无功阻抗元件连接到电力网络,发生无功电力流的补偿。通过将半导体开关与该电感器串联,通过该电感器的电流可以受到控制并且因此与所述网络的无功电力的交换也可以受到控制。通过将半导体开关与该电容器串联并且对其进行控制,可以按部就班地控制提供给该电力网络的无功电力。在工业网络中,连接在旁路连接中的电容器主要用于补偿例如大型异步电动机中的无功电力消耗。该装置的另一个应用涉及到具有变化极大的无功电力消耗的负载,如在工业电弧炉中,其中在工业电弧炉中通过该网络的不同相发出的电力可能发生不稳定。
背景技术
本发明更具体地涉及一种在旁路连接中与三相电力网络交换电力的装置,所述装置包括:具有三个相臂(phase leg)的电压源变换器,每个相臂具有所谓H桥形式的开关单元的串联连接,每个开关单元包括两个并联连接的开关元件,并且每个开关元件具有至少两个串联连接的半导体组件,并且每个半导体组件具有关断型半导体器件和与关断型半导体器件反并联连接的整流元件,每个所述开关单元还包括至少一个与所述开关元件并联连接的能量存储电容器,每个开关元件的半导体组件之间的中点形成了该开关单元的端子,该端子用于连接到相邻开关单元的对应端子以形成开关单元的所述串联连接,其中在中性点中通过形成星形连接来将该电压源变换器的该三个相臂相互连接;被配置为检测所述三相电力网络的电力条件的装置;以及控制单元,该控制单元被配置为控制每个开关单元的所述半导体组件的所述半导体器件,并且通过该控制单元,每个开关单元根据从所述检测装置接收到的信息,传送跨过每个所述开关单元的该端子的电压,该电压是零、+U或-U,其中U是跨过所述电容器的电压,用于与该相臂的其他开关单元一起传送电压脉冲,其是由每个开关单元所传送的电压的和。
通过例如US 5532575以及1995年IEEE第2541到2548页的文章“A Multilevel Voltage-Source inverter with Separate DC Sources for Static Var Generation”,已知该装置。在用于与三相电力网络交换电力的装置中利用该类型的电压源变换器的优点在于:用较少数该串联连接的开关单元已经可以获得较大量不同等级的由变换器传送的所述电压脉冲,从而无需任何平滑滤波器就已经可以获得基本频率的形状与正弦电压非常接近的所述电压。此外,这已经可以通过实质上比两或三级电压源变换器中所使用的开关频率更低的开关频率来获得。此外,这使其能够获得实质上更低的损耗并且还减少了滤波和谐波电流和无线电干扰的问题,从而其所用的设备的成本将更低。这总体导致该装置的性能更好并且相对于具有未在开关单元中构建能量存储电容器的变换器的那种装置节省了成本。
可靠并且有效的操作这样的装置是重要的,在该装置中存储在该变换器的每个开关单元的电容器中的能量保持恒定以保持每个所述单元的直流电压恒定。这意味着星形连接的变换器在已知的该类型装置中仅能够生成无功电力,即电流分量是正序电流并且与该变换器的各自的相臂端子处的电压正交。这是由于当星形连接的变换器生成了负序电流并且假设正序电压时,在所述电容器中的能量将在相之间增加/减少以导致该电容器两端的直流电压变化这一事实。
然而,在一些情况中,能够创建负序电流是非常重要的,以便将电力从电力网络的一个相移动到另一个相,以获得受干扰网络中的电力流的平衡或者如若不然降低该网络中的干扰。为了在生成负序电流时保持每个所述电容器的能量恒定,就有必要在该变换器的各相之间传送能量。这么做的一种方法将包括将零序电压分量添加到每个相臂,仍然保留将中性电势添加到该零序的可能。然而,该方法由于增加的电压而需要大量开关单元,并且该方法在将要由变换器生成的正序电流/负序电流中受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供上文所公开的类型的装置,当出现要生成负序电流的需求时本发明的装置相对于上文的装置提出了改进。
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