[发明专利]基于单相矩阵变换器的消弧线圈装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网用消弧线圈装置，尤其是涉及一种基于单相矩阵变换器的消弧线圈装置。

背景技术

在我国中压配电网中，单相接地故障占总故障的80％以上，因此对单相接地危害的治理非常重要。其主要治理手段之一是在电网中性点安装消弧线圈以补偿接地电流并利用接地选线装置快速查找接地支路并排除故障。消弧线圈是一种接在电网中性点与大地之间的装置，当电网发生单相接地故障时消弧线圈输出感性电流以抵消流过接地点的容性电流，从而熄灭电弧且抑制电弧重燃。目前使用较多的消弧线圈有调气隙式、调匝式、调容式、相控式等。

经对现有文献的检索发现，《电力系统谐振接地》(要焕年，曹梅月编著。北京：中国电力出版社)等文献指出：调气隙式要求精密的机械传动机构，并且响应时间长，振动和噪声比较大；调匝式需要有载开关调节线圈匝数，而且电感量不能连续调节；调容式因并联电容器容量的下降可能导致补偿电流不稳定；相控式由于会产生谐波，因而需要增加额外的滤波装置。

经过对现有专利的检索发现，中国专利文献号CN201805225U记载了一种基于IGBT控制的无级调节消弧线圈，该技术是“将高短路阻抗变压器的一次绕组作为工作绕组，二次绕组作为控制绕组，在二次绕组回路上串联绝缘栅双极型晶体管IGBT模块；在使用时将工作绕组接入电网系统中性点，二次绕组回路上串联绝缘栅双极型晶体管IGBT模块”，虽然无需安装滤波装置，但在斩波控制时二次绕组需要增加换流回路。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能补偿接地点电流、熄灭电弧及抑制电弧重燃，而且电感量连续可调，响应时间短的基于单相矩阵变换器的消弧线圈装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于单相矩阵变换器的消弧线圈装置，该装置连接在电网中性点与大地之间，其特征在于，所述的装置包括由双向开关组成的单相矩阵变换器、电抗器和控制器，所述的单相矩阵变换器的输入端与电网中性点连接，输出端与电抗器连接，所述的控制器与单相矩阵变换器连接；

控制器发出触发信号控制单相矩阵变换器中双向开关的导通与关断，进而控制电抗器两端的电压和电流，改变消弧线圈装置的工作电流。

所述的单相矩阵变换器包括四个双向开关。

所述的双向开关由2个绝缘栅双极型晶体管IGBT模块以共集电极的方式反向串联而成。

所述的IGBT模块由一个IGBT分立器件和一个二极管并联而成。

所述的单相矩阵变换器上设有与大地连接的接地端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)该装置采用单相矩阵变换器，利用全控型器件(IGBT)控制电抗器，响应时间短，调节范围宽；

(2)由于双向开关的开关频率高，消弧线圈装置的工作电流中含有极少低次谐波。因而不需要增加额外的滤波装置。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为组成单相矩阵变换器的双向开关的结构示意图；

图3为当电网发生单相接地故障时本发明的实施例示意图；

图4为组成单相矩阵变换器的双向开关的一种控制信号示意图。

图中，R和L分别表示电抗器的等效电阻和电感；S1，S2，S3及S4表示双向开关；S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3b、S4a及S4b分别表示单向开关；A表示单相矩阵变换器的输入端，GND表示单相矩阵变换器的接地端；T表示电力变压器，i_w为单相矩阵变换器的输入电流，i_o、u_o分别为单相矩阵变换器的输出电流和输出电压；G1a、G1b、G2a、G2b、G3a、G3b、G4a及G4b分别表示单相开关S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3b、S4a及S4b的触发信号；载波u_c是幅值为U_cm、频率为f_c的三角波，参考信号u_r是频率f_r＝50Hz、幅值为U_rm的方波。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例