[發明專利]一種鏈式靜止同步補償器中的鏈節控制電源

無效

• 申請號: 201110309812.0
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102324850A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 楊志;鄒積勇;薛恒懷
• 申請（專利權）人: 江蘇威凡智能電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M3/24
• 分類號: H02M3/24;H02M1/32
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 毛依星

技術領域

本發明涉及電能質量治理領域相關設備平臺，尤其涉及鏈式靜止同步補償裝置及諧波抑制裝置中單元電壓平衡控制，屬于電氣自動化設備技術領域。

背景技術

鏈式換流器也稱為H橋串聯換流器，該換流器由多個單相H橋換流器（也可稱為單元功率模塊）的交流輸出串聯而成，可廣泛應用于各種變流裝置中，如高壓變頻調速器（MVD）、新型靜止同步補償器（STATCOM）、新能源發電逆變器、動態電壓恢復期（DVR）、有源濾波器（APF）等。

采用鏈式換流器的新型靜止同步補償器（STATCOM）又稱為鏈式靜止同步補償器，其單個H橋換流器又稱為鏈節。當鏈式同步補償器直接輸出6KV以上的高電壓時，由于單個功率開關器件的耐壓限制，鏈式換流器每相需要較多的鏈節串聯，這樣控制器要求輸出的脈沖數及需要監控的鏈節數也較多。

由于鏈式靜止同步補償器常用于輸出較高交流電壓的應用場合（3KV~35KV），使得其中的鏈節的控制電源供電困難。如果從鏈式換流器外部供電，隔離變壓器需解決高耐壓和低局放的問題，使得供電電源成本高。因此，需要尋找一種高可靠、低成本的鏈節控制電源供電方案。

鏈式靜止同步補償器鏈式換流器內部的控制單元供電目前主要分為三類：第一類為直流側取電無備用方案，該方案包括一個DC-DC隔離電源（如圖3所示），隔離電源的輸入端接到本鏈節直流側母線電壓，輸出端接到本鏈節的單元控制電路；第二類為交流側取電無備用，該方案包括一個隔離變壓器和一個單相整流橋及一個DC-DC開關電源，拓撲如圖4所示；第三類為交流側取電備用方案，如圖5所示（清華大學交流取電方案拓撲）。

目前，清華大學現有從交流側取電備用的一種供電方案，包括第一單相隔離變壓器、第二單相隔離變壓器、第三單相隔離變壓器和直流穩壓電源。對于鏈式換流器的鏈節2到鏈節N-1鏈節中的任一個鏈節X，第二單相隔離變壓器的輸入端接到相鄰的左邊鏈節X-1的交流輸出端，第一單相隔離變壓器輸入端接到本鏈節的交流輸出端，第三單相隔離變壓器輸入端接到相鄰右邊鏈節X+1的交流輸出端。具體如圖5所示，該方案存在如下缺點：變壓器體積大、成本較高。

現有技術應用于鏈節控制單元供電，存在以下缺點：

1、當本鏈節內的供電發生故障時，鏈節控制單元供電受到影響，直接影響鏈節的控制輸出，繼而導致系統閉鎖保護。

2、當系統某級換流器發生可旁路故障時，需求本鏈節內IGBT仍然處于可控狀態，此時要求H橋拓撲左右橋臂上開關管或者下開關管導通，等效為一條導線，由于本鏈節內DC母線無能量輸入直接導致鏈節控制單元供電失效，繼而系統閉鎖保護。

3、對于交流側取電備用方案，由于交流側為基波50Hz，諧波成分很大，故該取電變壓器存在發熱量大和體積較大的問題，同時有成本較高的問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種鏈式靜止同步補償器中的鏈節內控制單元供電電源，以克服現有技術之不足，解決常用的由換流器外部供電的鏈節控制供電電源所固有的隔離變壓器絕緣耐壓要求高及造價高的特點,同時，還解決了常用的無備用供電電源的鏈節換流器無法實現旁路的問題。

本發明的技術方案：

一種鏈式靜止同步補償器中的鏈節控制電源，由取電隔離降壓電源、二次隔離電源、和單元控制電路組成，取電隔離降壓電源的輸入端與鏈節的直流母排正負端相連，取電隔離降壓電源的輸出端通過二極管與二次隔離電源的輸入端相連，二次隔離電源輸出端通過二極管與單元控制電路的輸入端相連，所述的鏈式靜止同步補償器中的鏈節控制電源，相鄰兩個或三個鏈節取電隔離降壓電源經二極管后并聯，并聯后公共點和各備用鏈節的二次隔離電源輸入端相連。

本發明也可應用于其他采用鏈式換流器的電力電子裝置。

本發明的有益效果：本發明的控制電源，采用直流側取有備用的方案，具有穩定可靠，成本低廉的特點。

附圖說明

圖1、本發明三鏈節備用的控制電源電路圖示意圖；

圖2、本發明二鏈節備用的控制電源電路圖示意圖；

圖3、現有技術鏈節直流側取電方案無備用示意圖；

圖4、現有技術鏈節交流側取電方案無備用示意圖；

圖5、現有技術鏈節交流側取電有備用方案示意圖。

具體實施方式