[發明專利]一種基于模塊化多電平換流器結構的統一潮流控制器

無效

• 申請號: 201210043837.5
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102593866A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王軒;韓天緒;劉慧文;王柯;武守遠
• 申請（專利權）人: 中電普瑞科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種基于模塊化多電平換流器結構的統一潮流控制器。

背景技術

統一潮流控制器(UPFC)是迄今為止通用性最好的靈活交流輸電(FACTS)裝置，僅通過控制規律的改變，就能分別或同時實現并聯補償、串聯補償和移相等幾種不同的功能。UPFC裝置可以看作是一臺靜止同步補償器(STATCOM)裝置與一臺靜止同步串聯補償器(SSSC)裝置在直流側并聯構成，它可以同時并快速、獨立控制輸電線路中的有功功率和無功功率，從而使得UPFC擁有每個單獨運行的STATCOM、SSSC裝置都不具備的四象限運行功能。

統一潮流控制器主電路拓撲采用兩個電壓源換流器(VSC)直流側并聯的方式，其中一臺換流器交流側直接或通過變壓器與系統并聯，另一臺換流器交流側通過變壓器與系統串聯。每個電壓源換流器通常采用兩電平或三電平三相電壓源換流器結構。

大容量UPFC中，電壓源換流器通常采用可關斷電力電子器件(典型器件如絕緣柵雙極型晶體管IGBT)直接串聯的方式提高裝置的耐壓能力。可關斷器件IGBT串聯的技術難點主要表現在：受技術壟斷的影響，具有自身限制短路電流特性的IGBT器件難以采購，IGBT串聯均壓的控制技術在理論上研究的不夠深入，且為降低裝置輸出諧波，需要采用較高的開關頻率，因而裝置運行損耗較大。這些都限制了大容量UPFC的應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于模塊化多電平換流器結構的統一潮流控制器，采用模塊化多電平換流器構成換流器，避免了器件串聯的技術難點，并且便于分相控制和模塊化設計。通過冗余技術旁路故障單元，進而提高了裝置運行可靠性，器件開關頻率較低，裝置運行損耗較小。

本發明提供的一種基于模塊化多電平換流器結構的統一潮流控制器，其改進之處在于，所述統一潮流控制器包括靜止同步補償器1和靜止同步串聯補償器2；

所述靜止同步補償器1包括啟動電路5和換流器7；

所述靜止同步串聯補償器2包括換流器9和變壓器10；

所述換流器7一端通過所述啟動電路5和電網連接；所述換流器7另一端和換流器9一端連接，所述換流器9另一端通過變壓器10和電網連接。

其中，在所述靜止同步補償器1和所述靜止同步串聯補償器2之間設置支撐電容3；所述支撐電容3與所述靜止同步補償器1和所述靜止同步串聯補償器2并聯。

其中，所述靜止同步補償器1包括變壓器8；所述變壓器8的副邊與所述啟動電路5連接，所述變壓器8的原邊與所述電網并聯。

其中，所述靜止同步串聯補償器2包括啟動電路6；所述啟動電路6一端與所述換流器9連接，所述啟動電路6另一端與所述變壓器10一端連接，所述變壓器10另一端串聯接入電網。

其中，所述統一潮流控制器包括旁路開關4，所述旁路開關4與所述變壓器10并聯。

其中，所述換流器7由3相六個橋臂構成，每個橋臂包括1個電抗器和N個結構相同的子模塊；每個橋臂的子模塊級聯后一端通過電抗器與所述啟動電路5連接；另一端與另兩個橋臂的級聯的子模塊一端連接，形成正負極母線。

其中，所述換流器7由3相六個橋臂構成，每個橋臂包括1個電抗器和N個結構相同的子模塊；每個橋臂的子模塊級聯后一端與所述啟動電路5連接，另一端串聯電抗器后與另兩個橋臂的電抗器連接，形成正負極母線。

其中，所述換流器9由3相六個橋臂構成，每個橋臂包括1個電抗器和M個結構相同的子模塊；每個橋臂的子模塊級聯后一端通過電抗器與所述變壓器10連接；另一端與另兩個橋臂的級聯的子模塊一端連接，形成正負極母線，與所述換流器7的正負母線連接。

其中，所述換流器9由3相六個橋臂構成，每個橋臂包括1個電抗器和M個結構相同的子模塊；每個橋臂的子模塊級聯后一端與所述變壓器10連接；另一端串聯電抗器后與另兩個橋臂的電抗器連接，形成正負極母線，與所述換流器7的正負母線連接。

其中，所述啟動電路5包括并聯的電阻和開關。

其中，所述啟動電路6包括并聯的電阻和開關。

其中，所述子模塊由半橋結構與直流電容并聯構成，所述半橋結構包括兩個串聯的IGBT模塊，每個IGBT模塊包括反并聯的IGBT和二極管；

所述半橋結構中點與IGBT發射極之間并聯子模塊旁路電路；

所述直流電容通過取能電源為子模塊的控制電路提供電源。

與現有技術比，本發明的有益效果為：

本發明采用以模塊方式級聯的形式，降低了對器件本身的要求；