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新型無功發(fā)生器中光耦合器電路參數(shù)的選擇

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1、前言

  隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電力電子裝置在通過對(duì)電網(wǎng)電能進(jìn)行二次變換,提高用電效率的同時(shí),也向電力系統(tǒng)注入了大量的諧波源,引起系統(tǒng)功率因數(shù)下降。因此,無功補(bǔ)償和諧波抑制問題已成為近年來的研究熱點(diǎn)。同時(shí),新型無功發(fā)生器本身也是半導(dǎo)體變流裝置,其輸出的電壓、電流的諧波總畸變率也應(yīng)滿足電力系統(tǒng)對(duì)諧波的要求。近年來的研究成果大多采用多重化、多電平技術(shù)來抑制諧波,這樣勢(shì)必會(huì)帶來裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制難度大,造價(jià)高等問題。本文提出將SPWM控制技術(shù)運(yùn)用其中,達(dá)到消除諧波,特別是低次諧波的目的。為此,設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)小型試樣機(jī),并得到可喜結(jié)果。

  2、新型無功發(fā)生器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作特性

  2.1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

  靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,簡稱SVG)的電路結(jié)構(gòu)分為電壓型和電流型橋式電路。對(duì)于電壓型電路,需串聯(lián)電抗器或變壓器才能并入電網(wǎng);對(duì)于電流型電路,需在交流側(cè)并聯(lián)電容器以吸收換相產(chǎn)生的過電壓。其中電壓型電路運(yùn)行效率較高。

  2.2、工作特性

  由于正常工作時(shí)就像電壓型逆變器,只不過交流側(cè)接的不是無源負(fù)載,而是電網(wǎng)。SVG可以等效的被視為幅值和相位均可以控制的一個(gè)與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源,假設(shè)為U1.對(duì)于理想的SVG,可以通過改變U1的幅值來實(shí)現(xiàn)與交流系統(tǒng)交換無功功率。對(duì)于實(shí)際的SVG,考慮到電路的損耗,電源電壓與U1之間存在相角差δ,改變這個(gè)相角差δ和U1的幅值,SVG從電網(wǎng)吸收的無功功率也就因此得到調(diào)節(jié)。

  3、系統(tǒng)構(gòu)成

  控制電路主要由移相電路(CD4046, CD4040)、正弦波發(fā)生電路(D/A轉(zhuǎn)換DAC0832,多路開關(guān)CD4053B)、三角波發(fā)生電路等組成。主電路包括逆變電路(IGBT)、整流電路(二極管)、儲(chǔ)能設(shè)備(C,直流電容器)和連接設(shè)備(L,電感)。

  其中主電路和控制電路需要采取隔離措施,通常采用隔離變壓器或光電耦合。由于新型無功發(fā)生器本身的特點(diǎn)采用光電耦合比較合適。由于PWM波是由正弦波和三角波比較得到的,而三角波的頻率是通過工頻正弦波經(jīng)256倍頻得到的。因此,PWM波的頻率很高,必須采取適當(dāng)措施,且需經(jīng)三極管放大才能驅(qū)動(dòng)光耦工作,從而驅(qū)動(dòng)主電路元件IGBT.

  光電耦合器件中信號(hào)傳輸基于輸入端發(fā)光二極管通過的電流而發(fā)光,由光信號(hào)的強(qiáng)弱決定光電三極管的工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)高電平時(shí),發(fā)光二極管流過的電流很小,接近于截止?fàn)顟B(tài),工作于發(fā)光二極管的死區(qū),不發(fā)光,光電三極管中無光電流,處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)下跳變時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,并產(chǎn)生光信號(hào),由于光電三極管對(duì)射入光的響應(yīng)有一定的延遲,因此輸出端不可能立即產(chǎn)生下跳信號(hào),而出現(xiàn)下降沿的延遲。這種延遲受發(fā)光二極管限流電阻和負(fù)載電阻的影響。當(dāng)輸入信號(hào)低電平時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,導(dǎo)通電流的大小由輸入電壓值、二極管特性和發(fā)光二極管限流電阻決定,在電路中管子和輸入信號(hào)值一定后,與限流電阻有關(guān),電阻越小,電流越大,發(fā)光越強(qiáng)。光電三極管中產(chǎn)生的光電流也越大,進(jìn)入飽和狀態(tài)的可能也越大。當(dāng)輸入信號(hào)上跳變時(shí),同樣由于光電三極管的延遲效應(yīng),不能馬上截止。產(chǎn)生了上升沿的延遲,三極管的飽和深度及輸出負(fù)載對(duì)電荷的泄漏程度也會(huì)影響上升沿的延遲。因此輸入端的限流電阻和負(fù)載電阻對(duì)光耦的工作有很大的影響,而且還要在光電三極管的基極加一個(gè)放電電阻,這個(gè)電阻對(duì)光耦的工作也有影響。如果這些參數(shù)選的不合適,會(huì)使光耦無法工作,發(fā)光二極管的工作電流達(dá)不到工作電流。

  為了觀察電阻的影響,作了以下測(cè)試,輸入為12kHz,占空比為50%的方波信號(hào)。測(cè)試時(shí),為了方便,固定R1=82Ω,R2=1kΩ。改變直流電壓,即相當(dāng)于改變電阻。這樣做也是為了找出合適的驅(qū)動(dòng)電流。

  固定I2=12mA,R3=7.5kΩ,改變VC1的值,測(cè)試結(jié)果如表1所示。其中R2為負(fù)載電阻,R1為限流電阻,Tr為上升時(shí)間,Tf為下降時(shí)間。

  為避免在觸發(fā)過程中同一橋臂上下兩管直通,在電路上需加延時(shí),而光耦器件本身如上表也有延時(shí),這些延時(shí)不能大于IGBT在電路中的實(shí)際的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間?;谝陨峡紤]選R1=82Ω,R2=1kΩ,R3=7.5kΩ,發(fā)光二極管的工作電流達(dá)到25mA,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明參數(shù)選擇正確。

發(fā)布:2007-07-30 11:23    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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