[發明專利]帶有功調節能力的鏈式靜止同步補償器及其級聯單元

無效

• 申請號: 201310335929.5
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103457271A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 蔡旭;毛蘇閩;李睿;郭海峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/32
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及中高壓電力系統的無功補償領域，尤其是一種帶有功調節能力的鏈式靜止同步補償器(STATCOM)及其級聯單元。

背景技術

STATCOM作為當今國內外最先進的電能質量調節裝置，能綜合解決電網無功不足、電壓波動與閃變、電流畸變、三相不平衡等電能質量問題，具有輸出無功可雙向流動、響應速度快、諧波特性好等特點。但是STATCOM運行時需吸收一定的有功功率補償自身損耗以維持直流側電壓的穩定，且不具備有功功率調節能力。

電池儲能系統(BESS)具有較強的有功調節能力，可以解決間歇式可再生能源發電直接并網對電網的沖擊，用于削峰填谷平衡電網供電的峰谷差，還能夠應用于調頻、黑啟動、孤網運行及事故備用等領域。

將STATCOM與BESS相結合所得到的STATCOM/BESS，可同時控制有功功率和無功功率，實現四象限運行，提供更為靈活和多樣的電能調節功能，是柔性交流輸電系統的發展方向。傳統基于變壓器多重化結構的STATCOM/BESS需要通過升壓變壓器接入中高壓電網，這大大增加了系統的體積、占地面積、成本以及系統損耗。

圖1所示為現有的一種基于鏈式結構的STATCOM/BESS，該結構不需要升壓變壓器，在體積、重量、占地及成本上優勢明顯，且控制簡單、易于實現模塊化、擴展性好。然而該結構中每個級聯單元的直流側濾波電容與儲能電池組直接并聯，所以電池組的串聯數取決于級聯單元的直流母線電壓等級，而過高的串聯數將降低系統可靠性。此外，系統運行時直流側會產生2次脈動功率；系統進行無功功率調節時，電池組將處于頻繁充電/放電狀態，上述情況均會影響電池的循環壽命。

經檢索，發現如下相關文獻：

相關檢索結果1：

申請（專利）號:201210127195.7，名稱:一種級聯式STATCOM直流側電容電壓平衡控制方法

該發明涉及一種級聯式STATCOM直流側電容電壓平衡的控制方法。該控制方法包括直接電流控制和間接電流控制相結合；該方法包括下述步驟：生成有功電流參考值；選擇特殊橋；生成STATCOM輸出電流參考值;特殊橋間接電流控制；非特殊橋直接電流控制。本發明提供的控制方法用于級聯式多電平STATCOM直流側電容電壓平衡控制。

其不足之處是：系統運行范圍有限：沒有與BESS相結合，直流側需吸收一定的有功功率來維持直流側電壓穩定，不具備有功功率調節功能，不能4象限運行。

相關檢索結果2：

申請（專利）號:200780100619.8，名稱:用于向電力網提供無功和/或有功功率的STATCOM系統

該發明涉及一種靜態補償器系統，用于向電力網提供無功和/或有功功率。該系統包括靜態補償器，該靜態補償器包括DC電容器和電壓源轉換器。該靜態補償器連接到能量存儲裝置。該系統還包括與能量存儲裝置串聯并與靜態補償器的DC電容器并聯連接的升壓轉換器裝置。升壓轉換器裝置和能量存儲裝置還與靜態補償器的電壓源轉換器并聯連接。

其不足之處是：拓撲結構：需要通過升壓變壓器接入中高壓電網，這大大增加了系統的體積、占地面積、成本及系統損耗。

相關檢索結果3：

申請（專利）號:200910228072.0，名稱:一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補償器系統

該發明是由太陽能電池-蓄電池轉換單元和STATCOM裝置組成；且優越性在于:①可以在4個象限內穩定工作；②延長事故情況下的支持時間，從而提供更加靈活和多樣的電能調節功能比；③既充分利用了新型能源，又避免了單純用太陽能的諸多限制條件，比如陽光不足、夜間運行等。

其不足之處為：1.直流側結構：系統運行時直流側會產生2次脈動功率，將會影響電池的循環壽命。可通過加入雙向DC/DC變換器來解決該問題；2.控制策略：該系統級聯單元直流側將太陽能與電池相結合，使得控制策略更為復雜。

相關檢索結果4：

文獻名稱：大容量靜止無功發生器與電池儲能的集成，出處：電力系統自動化，2005(10):41-44

該文獻公開的技術方案，將傳統的大容量靜止無功發生器(STATCOM)裝置與儲能裝置集成，能夠顯著增加和提高STATCOM的功能和性能。文中討論了電池儲能和STATCOM集成系統的特點，介紹了所采用的功率變換器拓撲結構和開關切換策略，對所提出的集成電池儲能的STATCOM系統進行了仿真研究。仿真結果證明了所提出的STATCOM與電池儲能集成系統的有效性和實用性。