[發(fā)明專利]一種模組化結(jié)構(gòu)的可移動式靜止同步補償器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010624232.6
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102044879A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軒;蔣曉春;鄧占鋒;包海龍;何維國;鄭斌毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中電普瑞科技有限公司;中國電力科學(xué)研究院;上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)靈活交流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模組化結(jié)構(gòu)的可移動式靜止同步補償器STATCOM。

背景技術(shù)

STATCOM(Static?Synchronous?Compensator)是一種新型靜止型的動態(tài)無功補償裝置。它按照調(diào)相機的原理，采用新一代的電力電子器件(IGBT、IGCT和IEGT)和現(xiàn)代控制技術(shù)(如逆系統(tǒng)、直接反饋線性化等)，在系統(tǒng)故障或負荷突增時，能動態(tài)提供無功電壓支撐，防止系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰，減少因低電壓而釋放的負荷數(shù)量，同時在提高線路輸送能力、阻尼功率振蕩、增強系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)越性能，是目前最有效的動態(tài)無功補償裝置。

從上世紀90年代末，STATCOM在日本及歐美得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在冶金、鐵道等需要快速動態(tài)無功補償?shù)膱龊稀５壳皣H上研制成功的大容量STATCOM裝置總共不到10臺，百兆乏級STATCOM更少。主要原因是受當前可關(guān)斷器件水平限制，要設(shè)計高壓大容量STATCOM模組必須對器件進行串并聯(lián)，而串并聯(lián)技術(shù)涉及到無源均壓技術(shù)及有源均壓技術(shù)等一系列復(fù)雜技術(shù)。同時電力系統(tǒng)應(yīng)用的STATCOM與一般的低壓電力電子設(shè)備不同，很難具有統(tǒng)一的規(guī)格，需要根據(jù)具體工程進行定制，而全部采用工程定制很難保證裝置的可靠性。并且隨著電力市場的發(fā)展，系統(tǒng)運行方式變化更加頻繁，系統(tǒng)某些節(jié)點無功需求急劇變化，有必要建立一種移動式無功補償系統(tǒng)，向系統(tǒng)緊急需要無功補償?shù)牡攸c快速轉(zhuǎn)移、安裝和投入運行，以使系統(tǒng)保持更高的安全性和更好的靈活性。

因此，在STATCOM整體裝置的標準化、模塊化等方面進行研究，采用模塊化、積木式設(shè)計技術(shù)，既便于實現(xiàn)STATCOM的高電壓大容量，又能夠?qū)⒖煽啃院投ㄖ菩枰M行良好的結(jié)合，為動態(tài)無功補償靈活配置提供一種創(chuàng)新性解決方案。

移動式STATCOM國外僅有ALSTOM公司有實際工程業(yè)績，但是沒有提出模組化結(jié)構(gòu)。國內(nèi)目前沒有相似的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是提供一種模組化結(jié)構(gòu)的可移動式靜止同步補償器STATCOM。靜止同步補償器(STATCOM)一般由并聯(lián)接入系統(tǒng)的電壓源換流器構(gòu)成，其輸出的容性或感性無功電流連續(xù)可調(diào)且獨立于與系統(tǒng)連接點的電壓。通常，電壓源換流器，由可關(guān)斷器件實現(xiàn)換相，直流側(cè)儲能元件為電容器的換流器。一個基本的換流及用于換流的輔助設(shè)備所組成的運行單元一同構(gòu)成換流模塊。本發(fā)明中所指鏈節(jié)為鏈式電壓源換流器中的一個換流模塊；模組所指為鏈式STATCOM中成組的鏈節(jié)。

本發(fā)明提供了一種模組化結(jié)構(gòu)的可移動式靜止同步補償器(STATCOM)，其特征在于其由三個三角形連接的單相靜止同步補償器構(gòu)成，將該同步補償器放置在可移動的平臺上，使用時將該可移動式靜止同步補償器并聯(lián)接入電力系統(tǒng)，其特征在于每個單相靜止同步補償器由單相換流鏈、兩個連接電抗器串聯(lián)構(gòu)成，兩個連接電抗器位于單相換流鏈的兩端，回路中可以串聯(lián)啟動回路，啟動回路一般由啟動電阻與旁路斷路器并聯(lián)構(gòu)成，所述每個單相換流鏈由1個或若干個換流模組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，每個換流模組由若干個鏈節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，每個鏈節(jié)內(nèi)的主要電路包括H橋型電壓源換流器；

每個單相模組由若干個功能結(jié)構(gòu)完全相同的換流鏈節(jié)串聯(lián)構(gòu)成，由A相、B相、C相三個完全相同的單相模組組成一個三相模組，通過將每個三相模組中的單相模組的輸出端串聯(lián)起來可以構(gòu)成各種電壓等級的STATCOM換流鏈，通過將每個三相模組中的單相模組的輸出端并聯(lián)可以構(gòu)成各種容量等級的STATCOM換流鏈；

單個單相模組由串聯(lián)連接的鏈節(jié)及輔助電路構(gòu)成，其中，每個鏈節(jié)內(nèi)部主電路包括：直流電容、放電電路、基于電力電子器件的H橋電路、旁路電路、取能電路以及控制電路；所述H橋電路由兩個分別由上、下管串聯(lián)構(gòu)成的橋臂并聯(lián)組成，兩個橋臂上端通過直流母線與直流電容的正極相連，兩個橋臂下端通過直流母線與直流電容的負極相連，兩個橋臂的中點作為本鏈節(jié)的交流輸出端分別與相鄰鏈節(jié)交流端首尾連接；放電電路通常由IGBT器件與放電電阻串聯(lián)構(gòu)成，與直流母線并聯(lián)使用；旁路電路與鏈節(jié)交流輸出端并聯(lián)；

各部分電路的作用是：放電電路是為直流母線電容提供過壓保護，當直流母線電壓超過整定的閾值之后，放電IGBT導(dǎo)通，通過放電電阻Rd給直流母線電容放電；H橋為鏈節(jié)功能的核心電路，根據(jù)控制器命令輸出補償電壓；旁路部分為整個鏈節(jié)提供保護，當鏈節(jié)內(nèi)部發(fā)生任何故障時，旁路晶閘管導(dǎo)通，同時實現(xiàn)冗余功能；單元控制器部分負責接收并執(zhí)行主控制器下發(fā)的命令，把功率模塊內(nèi)部的狀態(tài)上傳給主控制器，對功率模塊進行控制、監(jiān)測和保護。