100kVar SVG模塊主電路選型分析
電力電子李博士
本文介紹了批量出貨的100kVar 三電平SVG選型主拓?fù)浞桨?,?duì)其中的主器件選型進(jìn)行分析。
圖1、無頂蓋整機(jī)圖
額定參數(shù)如下:
額定功率:100kVar
額定電壓:380V
額定電流:150A
圖2、一次電路圖
一次電路圖如圖2所示,采樣3相4線制進(jìn)線,三電平方案,轉(zhuǎn)換效率高,下面對(duì)各個(gè)主器件選型進(jìn)行分析。
1、 熔芯3個(gè)FWP-200A,由于模塊內(nèi)部沒有斷路器,根據(jù)電氣安全規(guī)范要求,必須有在設(shè)備內(nèi)部短路的情況下,設(shè)備能夠斷開與電網(wǎng)的連接,熔芯的作用所在。
2、 壓敏電阻TVR20D102 共7只,焊接在電路板上,在機(jī)械開關(guān)動(dòng)作時(shí)的操作過電壓保護(hù)使用,保護(hù)IGBT過壓損壞(模塊內(nèi)部沒有防雷器件)。
3、濾波方案采樣LCL濾波方式,外電感每相使用一個(gè)單只150A/25uH電感,電感量小,8根漆包線并繞,制作不難。
4、濾波電容每相使用6只250Vac/10uF薄膜電容并聯(lián),等效電容60uF,注意LCL濾波方案易與電網(wǎng)諧振,因此電容回路中串聯(lián)了阻尼電阻。
5、主開關(guān)每相采用3只T92S7繼電器并聯(lián)使用,單只T92有2個(gè)常開30A觸點(diǎn),這樣的話共6只30A觸點(diǎn)并聯(lián)等效180A,主要是繼電器無滅弧能量,同時(shí)觸點(diǎn)并聯(lián)時(shí)均流是個(gè)問題,為了降低成本采用該方案,對(duì)產(chǎn)品長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性有很大考驗(yàn)。
6、直流電容預(yù)充電方案還是常規(guī)變頻器上面的2相開關(guān)上面并聯(lián)10歐左右的充電電阻,方案不好,如果模塊損壞了,豈不是直流電容一直帶電,況且電解電容漏液短路問題非常普遍,經(jīng)常見到上電IGBT、電解電容炸機(jī)的情況。
7、內(nèi)電感每相采用6只1200uH/30A電感并聯(lián),等效200uH/180A使用,電感的并聯(lián)同時(shí)也存在不均流問題,設(shè)計(jì)時(shí)要留有余量。
圖3、IGBT前主器件實(shí)物圖
8、 IGBT選用英飛凌F3L300R07 650V I型三電平模塊(左邊),由圖5可見,擺放很緊湊。也可采用F3L300R12PT4 T型三電平模塊(右邊),驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)簡(jiǎn)單一些,同時(shí)市面市面上有成熟驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品,方便選型。
圖4、三電平IGBT模塊原理圖
圖5、3相IGBT位置布置圖
9、直流電容采用50個(gè)450V/680uF電解電容串并聯(lián)而成,等效容量為8500uF/900V,模塊中由于尺寸限制,使用了2塊直流電容板,通過銅螺柱進(jìn)行短接。
圖6、直流電容板1
圖7、直流電容板3
10、控制板采用雙核控制芯片,SVG由于牽扯到所需無功功率的計(jì)算,若單純是無功功率補(bǔ)償,TMS320F28335DSP可以滿足要求,但是該SVG方案由有源電力濾波器(APF)演變而來,估計(jì)控制方案也是延續(xù)之前的設(shè)計(jì)。
圖8、主控板
圖9、感性無功100kVar額定輸出下的三相電流波形
總體來說,該100kVar SVG模塊已經(jīng)批量出貨,得到了市場(chǎng)的認(rèn)可和運(yùn)行環(huán)境的檢驗(yàn),采用分層的布局結(jié)構(gòu),主電路器件放在風(fēng)道中,與控制電路分開布置,對(duì)防塵非常有好處,但也造成了生產(chǎn)工序的不方便,人工工時(shí)較高。
審核編輯:湯梓紅
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