[發(fā)明專利]一種用于不平衡系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210267168.X
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102983584A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軒;喻勁松;閆殳裔;李欣;武守遠;何維國
• 申請（專利權(quán)）人: 中電普瑞科技有限公司;上海市電力公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/01
• 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)明涉及一種靈活交流輸電領(lǐng)域的統(tǒng)一潮流控制器，具體涉及一種用于不平衡系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流控制器。?

背景技術(shù)

110kV及以上電壓等級電網(wǎng)中性點采用直接接地方式，當三相負載不對稱時，線路上會出現(xiàn)零序電流。三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標。隨著人們對電能質(zhì)量要求的提高，電壓不平衡問題正受到越來越多的關(guān)注。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的原因主要來自兩方面：發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不對稱。理論上講，發(fā)電機的輸出電壓并不是完全對稱的，具有一定的不平衡度，但都應(yīng)限制在標準所允許的范圍內(nèi)。配電端的三相負載不可能完全對稱，特別是在大容量單相負載存在的場合，電壓不平衡問題尤為嚴重。當電壓不平衡較為嚴重時，就會影響某些設(shè)備的正常工作，如電機、電力電子裝置等。電力機車是波動性很大的大功率單相整流負荷，對于三相對稱的電力系統(tǒng)供電來說，電鐵牽引負荷具有非線形、不對稱和波動性的特點，將產(chǎn)生三相不平衡的諧波電流注入系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)的電壓波動。因此，在電力機車高速發(fā)展，對電網(wǎng)影響越來越大的背景下，對于不平衡系統(tǒng)的控制顯得尤為重要。?

統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是一種功能最強大、特性最優(yōu)越的新一代柔性交流輸電(FACTS)裝置，是迄今為止通用性最好的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，僅通過控制規(guī)律的改變，就能分別或同時實現(xiàn)并聯(lián)補償、串聯(lián)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(lián)補償器(SSSC)裝置在直流側(cè)并聯(lián)構(gòu)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STATCOM、SSSC裝置都不具備的四象限運行功能。?

UPFC裝置主電路拓撲采用兩個電壓源換流器(VSC)直流側(cè)并聯(lián)的方式，其中一臺變流器交流側(cè)直接或通過變壓器與系統(tǒng)并聯(lián)，另一臺變流器交流側(cè)通過變壓器與系統(tǒng)串聯(lián)。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(jié)構(gòu)。?

大容量UPFC中，電壓源換流器通常采用可關(guān)斷電力電子器件(典型器件如絕緣柵雙極型晶體管IGBT)串聯(lián)的方式提高裝置的耐壓能力。可關(guān)斷器件IGBT串聯(lián)的技術(shù)難點主要表現(xiàn)在：受技術(shù)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(lián)均?壓的控制技術(shù)在理論上研究的不夠深入。為降低裝置輸出諧波，需要采用較高的開關(guān)頻率，因而裝置運行損耗較大。這些限制了大容量UPFC的應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種統(tǒng)一潮流控制器UPFC主電路拓撲結(jié)構(gòu)，采用模塊化多電平換流器構(gòu)成變流器，避免了器件串聯(lián)的技術(shù)難點，該統(tǒng)一潮流控制器具有以下特點：便于分相控制和模塊化設(shè)計，通過冗余技術(shù)可旁路故障單元，進而提高統(tǒng)一潮流控制器運行可靠性，器件開關(guān)頻率低，統(tǒng)一潮流控制器UPFC運行損耗小。直流母線采用兩個電容器分裂出中點電壓，并與輸出變壓器中性點連接，構(gòu)成三相四線MMC變換器，具有以下優(yōu)點：電壓控制能力好，零序電流控制好，元件數(shù)量少，成本低，性價比高。?

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：?

一種用于不平衡系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流控制器，其改進之處在于，所述統(tǒng)一潮流控制器包括靜止同步補償器1和靜止同步串聯(lián)補償器2；?

在所述靜止同步補償器1和靜止同步串聯(lián)補償器2之間設(shè)置有上部分裂電容3和下部分裂電容4；所述上部分裂電容3和下部分裂電容4串聯(lián)后分別與靜止同步補償器1和靜止同步串聯(lián)補償器2并聯(lián)；?

所述上部分裂電容3和下部分裂電容4串聯(lián)后形成分裂電容支路；所述分裂電容支路的中點與所述靜止同步串聯(lián)補償器2的串聯(lián)變壓器11的中性點連接；?

所述靜止同步補償器1的輸出端和所述靜止同步串聯(lián)補償器2的輸出端分別與電網(wǎng)連接。?

其中，所述靜止同步補償器1包括啟動電路6、換流器8和接入變壓器9；?

所述換流器8一端依次通過所述啟動電路6和接入變壓器9與電網(wǎng)連接；?

所述接入變壓器9的副邊與所述啟動電路6連接；所述接入變壓器9的原邊與所述電網(wǎng)連接。?

其中，所述換流器8由三相構(gòu)成；三相并聯(lián)；每相由串聯(lián)的結(jié)構(gòu)相同的上下兩橋臂構(gòu)成；上下兩橋臂的中點處引出作為所述靜止同步補償器1的輸出端。?

其中，所述上下兩橋臂中每個橋臂包括1個電抗器和N個結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個橋臂的子模塊級聯(lián)后一端通過電抗器與所述啟動電路6連接；每個橋臂的子模塊級聯(lián)后另一端與另兩相橋臂的級聯(lián)的子模塊一端連接，形成所述換流器8的正負極母線；或?