[發明專利]一種H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統

有效

• 申請號: 201510367919.9
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104993496B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 楊波;張靜剛;曾光;姬軍鵬;粟忠來;楊勇
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02M7/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于無功補償技術領域，具體涉及一種H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統。

背景技術

隨著H橋串聯型STATCOM所接入的電網電壓不斷提高，H橋單元的低成本、高可靠性供電電源成為設計H橋串聯型STATCOM的H橋單元的一個很大挑戰。利用交流輸入的取能電源從H橋交流側通過開關電源第一級隔離變壓器和第二級二極管整流電路直接獲取能量可以降低對取能電源中隔離變壓器電壓絕緣的要求，從而降低取能電源的體積和成本。

現有H橋串聯型STATCOM的H橋單元交流側取能技術分為低壓交流取能和高壓交流取能。低壓交流取能采用高絕緣電壓的變壓器從低壓側向H橋單元高壓側輸送能量，但是，高絕緣電壓的變壓器體積大、價格高，當要求的絕緣電壓大于30kV時，體積和價格都超出常規工程可承受的范圍；高壓交流取能采用AC/DC開關電源通過內部隔離變壓器從H橋交流側獲取能量，但是，單個H橋供電的取能電源供電方式在H橋發生故障導致交流輸出電壓變化時，會影響取能電源的正常取能，因此，不易實現H橋單元的冗余運行；通過數量為N的多個AC/DC開關電源通過內部隔離變壓器使N個H橋單元通過交流側向一個H橋單元供電，可實現H橋單元的N-1冗余運行，但是，多個AC/DC開關電源向單個H橋供電時需要考慮多個AC/DC開關電源之間的輸入能量分配問題，若設計不當，會影響H橋單元的直流電容電壓之間的一致性，進而影響輸出電壓和電流波形質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統，解決了現有技術中存在的H橋串聯型STATCOM的功率單元取能影響輸出電壓和電流波形質量的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統，包括分別連接在三相線的每一線上的Link模塊串，每個Link模塊串均包括依次連接的Link模塊和電感Ls，3個電感Ls與Link模塊非連接的一端均連接在一起。

本發明的特點還在于，

Link模塊的具體結構為：包括CMC模塊，CMC模塊由若干依次連接的HB模塊組成，每個HB模塊對應連接一個交流側取能電源模塊，每個交流側取能電源模塊還與HB模塊旁的風扇(9)接，HB模塊內部是由相同的4個IGBT管A、IGBT管B、IGBT管C、IGBT管D連接組成，IGBT管A和IGBT管C的共集電極，IGBT管B和IGBT管D共發射極，IGBT管A的集電極和IGBT管B的發射極之間連接有直流側電容C，IGBT管A的發射極和IGBT管B的集電極連接，IGBT管C的發射極和IGBT管D的集電極連接后同時連接至下一級HB模塊的IGBT管A的發射極和IGBT管B的集電極之間，IGBT管A的發射極和IGBT管B的集電極連接線上設有結點E，IGBT管C的發射極和IGBT管D的集電極連接線上設有結點F。

HB模塊的數量N、直流側電容的容值C的具體計算步驟如下：

步驟1、首先根據H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統的系統線電壓U_ab和負載最大無功功率Q_Lmax，確定H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統的額定電流I_S，額定電流I_S的選取依照公式為：

步驟2、根據步驟1得到的額定電流I_S，然后確定H橋串聯型STATCOM的功率單元交流側供電系統中連接的電感L_S的電感值L_S，具體公式如下：

式(2)中，f為電網頻率，f＝50Hz，

同時根據本系統中的確定的額定電流I_S的值選取IGBT管的型號及IGBT管并聯的數量，在本系統中，單個H橋模塊中IGBT的數量n_IGBT＝2，IGBT管型號滿足以下條件：IGBT管的電流I_IGBT大于額定電流I_S，IGBT管的電壓V_IGBT取值為1200V、1700V、3300V，表達式為：

n_IGBTI_IGBT＞I_s (3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300} (4)

步驟3、根據步驟2確定的IGBT管的型號，確定HB模塊的數量N、直流側電容C的容值C，具體公式如下：