[實用新型]電壓源換流器

有效

• 申請號: 201220330358.7
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN203103961U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: G·伯帕拉朱;M·薩胡;S·薩布拉瑪尼安;S·麥蒂
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;王小衡

本實用新型涉及用于交流(簡稱為AC)電路中的無功功率補償的電壓源換流器(簡稱為VSC)。?

在由源和負載組成的交流電路中，電流和電壓都是正弦波。電阻性負載意味著有功功率被傳送，即，電流和電壓同時倒轉它們的極性而能量流的方向不倒轉。然而，電抗性負載，諸如電容性和/或電感性負載，導致無功功率，其中電壓和電流相位上相差90度。對于每個周期的半個周期，電壓和電流的乘積是正的，但在每個周期的另半個周期上，電壓和電流的乘積是負的，表示在一個周期上沒有凈能量流。有效負載通常具有電阻、電感和電容，意味著有功功率和無功功率二者，并且視在功率是有功功率與無功功率的向量和的幅度。同樣地，非線性負載在功率電路中引起諧波頻率。?

諸如靜止同步補償器(STATCOM)、靜止同步電容器(STATCON)或電壓源逆變器(VSI)的電壓源換流器可以用作為到功率電路的無功交流功率的源或匯(sink)。電壓源換流器可以是靈活交流輸電系統(FACTS)的一部分。級聯的多電平換流器(Cascaded?Multilevel?Converter，簡稱為CMC)，例如級聯的多電平逆變器，是H?橋的級聯，即，串聯配置的H?橋。?

在論文“Investigations?on?a?Unified?Controller?for?a?Practical?Hybrid?Multilevel?Power?Converter”，Tilak?Gopalarathnam?et?al.，17^th?annual?IEEE?applied?power?electronics?conference?and?exposition，Dallas，Texas，10?14March?2002中，使用輔助換流器來消除由主換流器產生的諧波。兩個換流器共同地僅僅涉及到無功功率補償。?

本實用新型的目的是改進交流電路中的無功功率的補償和減小諧波。?

按照本實用新型的方面，提供了一種電壓源換流器，用于交流電路中的無功功率補償和諧波減小，其中電壓源換流器被連接到在電源與負載之間的所述交流電路。電壓源換流器包括第一換流器，被配置成用于以低切換頻率工作，該頻率在一些實施例中是與交流電路的基波頻率相同的，并且具有至少是與交流電路的電壓相同的電壓額定值，所述第一換流器被連接到所述交流電路以用于提供電壓到所述交流電路以便補償無功功率。電壓源換流器還包括第二換流器，被配置成用于以比起第一換流器更高的切換頻率工作，并且具有低于交流電路的電壓的電壓額定值，所述第二換流器借助于變壓器而被連接到所述交流電路以用于減小諧波。第一和第二換流器串聯連接。?

按照本實用新型的方面，提供了一種電壓源換流器，用于交流電路中的無功功率補償和諧波減小，其中電壓源換流器被連接到在電源與負載之間的所述交流電路。電壓源換流器包括第一換流器，被配置成用于以低切換頻率工作，該頻率在一些實施例中是與交流電路的基波頻率相同的，并且具有至少是與交流電路的電壓相同的電壓額定值，所述第一換流器被連接到所述交流電路以用于提供電壓到所述交流電路以便補償無功功率。電壓源換流器還包括第二換流器，被配置成用于以比起第一換流器更高的切換頻率工作，并且具有低于交流電路的電壓的電壓額定值，所述第二換流器借助于變壓器而被連接到所述交流電路以用于減小諧波。第一和第二換流器串聯連接。?

通過使用用于減小或消除交流電路中的諧波的換流器，減小或消除對于使用用于減小諧波的濾波器的需要。因此，電壓源換流器可以做得更緊湊，并且可以避免如由于參數失配和在輕負載處的過無功功率補償而造成的失諧那樣的問題，這些問題是在使用濾波器時常見的問題。電壓源換流器可以被動態調節以消除諧波，這與如果條件改變則其必須被改變的濾波器的靜態效果不同。電壓源換流器替代地例如可以通過動態控制算法被控制。另外，通過使用與用于補償無功功率的換流器分開的、用于減小諧波的換流器，允許減小電壓源換流器中的功率損耗。這是因為用于減小諧波的換流器是以高頻(對于減小諧波所必須的)但以低電壓工作的。另一方面，用于補償無功功率的換流器是以高電壓(電路的電壓)但以低頻(與電路頻率相同的頻率)工作的。因此，借助于本實用新型，避免了與高電壓結合高頻切換相關聯的高損耗。由于第二換流器具有較低的電壓額定值，生產成本可以被降低。?