[發(fā)明專利]直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410140094.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103872693A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦海鴻;趙海偉;許煒;聶新;朱梓悅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02M7/483
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM，涉及電力系統(tǒng)中的無功功率補償，屬電力電子設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)中非線性、沖擊性和不平衡性負載的廣泛使用，容易引起電網(wǎng)電壓波動、閃變和三相不平衡，另一方面，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，用電設(shè)備對電能質(zhì)量更加敏感，如何提高和保證電能質(zhì)量，已成為迫切需要解決的重要課題。靜止同步補償器(Static?Synchronous?Compensator，STATCOM)由于其可連續(xù)調(diào)節(jié)、響應(yīng)速度快、輸出諧波特性好、易于模塊化、安裝簡單使用方便等優(yōu)點，且在接入電網(wǎng)后能夠阻尼電力系統(tǒng)振蕩，成為改善電能質(zhì)量問題的重要措施與發(fā)展方向。

模塊化多電平變換器(Modular?Multilevel?Converter，MMC)作為一種適用于高壓大功率場合的新型變換技術(shù)，與其它無功補償裝置相比，具有可四象限運行、良好擴展性與故障冗余性等特點，已成為分布式能源，配電網(wǎng)中、高壓功率變換領(lǐng)域的研究熱點。目前MMC-STATCOM的工作普遍沿用MMC變換器中“直流母線電壓保持恒定”這一約束條件。但由于MMC-STATCOM的公共直流母線完全由三相橋臂支撐，并非外部電源提供，無需外接大容量電容，亦無后級電路組成背靠背結(jié)構(gòu)，并不受“直流母線電壓保持恒定”的限制，理論上存在母線電壓非恒定時可靠工作的可能。

本發(fā)明提出直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM，通過適當?shù)恼{(diào)制策略可使靜止同步補償器的輸出性能更好，進一步減少裝置自身對電網(wǎng)的諧波污染。

發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于提出一種直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM，為提高MMC-STATCOM的無功補償性能提供了新的思路，通過適當?shù)恼{(diào)制策略可以使靜止同步補償器的輸出性能更優(yōu)，實現(xiàn)更好的電能質(zhì)量治理效果。

2、技術(shù)方案

為達到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM主要包括MMC主電路、控制電路以及必要的保護電路，直流母線無外接大容量電容。所述MMC主電路由6個橋臂12個子模塊構(gòu)成，每個橋臂與一個電抗器L串聯(lián)構(gòu)成。通過理論和仿真分析，MMC-STATCOM變換器直流母線電壓是否恒定與上、下橋臂載波移相正弦脈寬調(diào)制(Carrier?Phase?Shifted?SPWM，CPS-SPWM)的載波移相角密切相關(guān)，保證三相調(diào)制波互差120°，同一相上、下橋臂的子單元模塊載波分別移相0°、180°、90°、270°，上下橋臂的調(diào)制波相差180°，即可實現(xiàn)直流母線電壓的非恒定。直流母線電壓非恒定時，MMC變換器交流側(cè)輸出電平數(shù)明顯增加，在相同濾波元件設(shè)計的前提下，可進一步降低并網(wǎng)電流THD，提高無功電流質(zhì)量。本發(fā)明中，僅以上述這種調(diào)制策略為例進行說明，其分析結(jié)果同樣適用其它調(diào)制策略下實現(xiàn)直流母線電壓非恒定的情況。

3、有益效果

本發(fā)明的一種直流母線電壓非恒定型MMC-STATCOM是一種應(yīng)用于輸配電系統(tǒng)中的無功補償裝置，可補償不平衡負荷、有效提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性。由于MMC-STATCOM的公共直流母線完全由三相橋臂支撐，無需外接大容量電容，所以直流母線電壓可以是非恒定的。通過適當?shù)恼{(diào)制策略使直流母線電壓按一定規(guī)律周期性變化，可使靜止同步補償器的輸出性能更好，減少裝置自身對電網(wǎng)的諧波污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三相模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的子模塊功率單元的電路圖。

圖3是本發(fā)明的MMC-STATCOM單相等效電路。

圖4是本發(fā)明的將橋臂電感等效到網(wǎng)側(cè)的MMC-STATCOM單相等效電路。

圖5是本發(fā)明的將橋臂電感等效到網(wǎng)側(cè)后的MMC-STATCOM三相等效電路。

圖6是本發(fā)明的母線電壓恒定型MMC容性無功補償模態(tài)過程。

圖7是本發(fā)明的母線電壓非恒定型MMC容性無功補償模態(tài)過程(1/2周期)。

圖8是本發(fā)明的母線電壓非恒定型MMC-STATCOM的Matlab/Simulink仿真結(jié)果圖。