批量出货的100kVar三电平SVG选型主拓扑方案

发表于 2019-03-10 11:11:03 收藏 已收藏
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批量出货的100kVar三电平SVG选型主拓扑方案

发表于 2019-03-10 11:11:03

100kVar SVG模块主电路选型分析

本文介绍了批量出货的100kVar 三电平SVG选型主拓扑方案,对其中的主器件选型进行分析。

图1、无顶盖整机图

额定参数如下:

额定功率:100kVar

额定电压:380V

额定电流:150A

图2、一次电路图

一次电路图如图2所示,采样3相4线制进线,三电平方案,转换效率高,下面对各个主器件选型进行分析。

1、  熔芯3个FWP-200A,由于模块内部没有断路器,根据电气安全规范要求,必须有在设备内部短路的情况下,设备能够断开与电网的连接,熔芯的作用所在。

2、  压敏电阻TVR20D102 共7只,焊接在电路板上,在机械开关动作时的操作过电压保护使用,保护IGBT过压损坏(模块内部没有防雷器件)。

3、 滤波方案采样LCL滤波方式,外电感每相使用一个单只150A/25uH电感,电感量小,8根漆包线并绕,制作不难。

4、 滤波电容每相使用6只250Vac/10uF薄膜电容并联,等效电容60uF,注意LCL滤波方案易与电网谐振,因此电容回路中串联了阻尼电阻。

5、 主开关每相采用3只T92S7继电器并联使用,单只T92有2个常开30A触点,这样的话共6只30A触点并联等效180A,主要是继电器无灭弧能量,同时触点并联时均流是个问题,为了降低成本采用该方案,对产品长期使用的稳定性有很大考验。

6、 直流电容预充电方案还是常规变频器上面的2相开关上面并联10欧左右的充电电阻,方案不好,如果模块损坏了,岂不是直流电容一直带电,况且电解电容漏液短路问题非常普遍,经常见到上电IGBT、电解电容炸机的情况。

7、 内电感每相采用6只1200uH/30A电感并联,等效200uH/180A使用,电感的并联同时也存在不均流问题,设计时要留有余量。

图3、IGBT前主器件实物图

8、 IGBT选用英飞凌F3L300R07 650V I型三电平模块(左边),由图5可见,摆放很紧凑。也可采用F3L300R12PT4 T型三电平模块(右边),驱动设计会简单一些,同时市面市面上有成熟驱动产品,方便选型。

        

图4、三电平IGBT模块原理图

图5、3相IGBT位置布置图

9、 直流电容采用50个450V/680uF电解电容串并联而成,等效容量为8500uF/900V,模块中由于尺寸限制,使用了2块直流电容板,通过铜螺柱进行短接。

图6、直流电容板1

图7、直流电容板3

10、控制板采用双核控制芯片,SVG由于牵扯到所需无功功率的计算,若单纯是无功功率补偿,TMS320F28335DSP可以满足要求,但是该SVG方案由有源电力滤波器(APF)演变而来,估计控制方案也是延续之前的设计。

图8、主控板

图9、感性无功100kVar额定输出下的三相电流波形

总体来说,该100kVar SVG模块已经批量出货,得到了市场的认可和运行环境的检验,采用分层的布局结构,主电路器件放在风道中,与控制电路分开布置,对防尘非常有好处,但也造成了生产工序的不方便,人工工时较高。

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