S120 回馈整流装置是一种简单的,可四象限运行的不控型整流/ 回馈单元。
回馈整流装置SLM 由IGBT 逆变桥组成,它可以工作在电源换相, 6- 脉动 整流/ 回馈状态。
这与有源整流进线不同,IGBT 并不按照脉宽调制方式触发。
整流(电动)运行时,网侧电流通过集成于IGBT 内的二极管桥流向直流母线。因此电动运行时,系统为电网换相的 6- 脉冲二极管整流桥。
回馈(发电)运行时,直流侧能量通过IGBT 桥流向电网。
IGBT 与晶闸管不同,是全控型器件,可以在任意时刻被关断。使用晶闸管的整流/ 回馈装置,在回馈运行时当进线电源故障时会导致逆变颠覆,使用IGBT 时则不会出现这种问题。
回馈整流装置中用来回馈能量的 IGBT 始终按照电网频率,在自然换相点触发导通,且在经过电气角度120º 处触发关断。
整个过程与能量流动方向无关。因此,代表能量流动方向的电流方向在某一时刻可能从直流侧流向电网,也可能从电网流向直流侧。电流方向仅由进线侧和直流侧的电压差来决定。当稳态电动运行期间,直流侧电压始终低于进线电网电压,因此电流从电网侧通过二极管桥流向直流母线。当稳态发电运行且在某相存在电流时,直流侧电压始终高于进线电网电压,因此电流从直流母线通过IGBT 桥流向电网。 此控制原理优势在于,回馈整流装置可以对负载波动而快速响应,也能在任意时刻根据能量流向改变电流方向。
然而,上述控制原理会在SLM 空载运行时产生流向电网的容性无功电流。这是由于电网电压按照正弦规律变化,而空载时直流侧电压基本上是完全稳定的。 因此,在触发IGBT 后,会有短时的电流从直流侧流向电网,因为此时电网电压会略低于直流侧电压。稍后当电网电压达到峰值时,电压高低比会颠倒,导致电流方向也会反向。容性无功电流会随着SLM 负载的增加而减小,在满载时将会消失。
空载运行时容性无功电流的大小取决于回馈整流装置所连接的直流侧电容容量。若接入SLM 的电容值达到其直流侧允许的最大电容值,那么空载下容性无功电流幅值约为 15% ~ 20% 的装置额定电流。
可以采用禁止回馈功能的方法来抑制空载下无功电流。
SLM 为电网换相的整流/ 回馈单元,输出直流母线电压 VDCLink 与负载和进线电压 VLine 均相关。
部分负载电动运行时,VDCLink 1.32 • VLine,满载电动运行时,VDCLink 1.30 • VLine ( 电动模式 )
发电运行时,因为电流反向且此电流会通过 4 % 压降的电抗器,所以直流侧电压比电动运行时更高。
部分负载发电运行时,VDCLink 1.38 • VLine,满载发电运行时,VDCLink 1.40 • VLine ( 回馈模式)
直流侧电压无法控制,进线电源电压的波动以及运行状态的改变(电动模式/ 回馈模式)均会引起直流电压的波动。