[實用新型]一種基于DSTATCOM拓撲結構的控制裝置

有效

• 申請號: 201520979938.2
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN205160070U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 劉永軍;張宏俊;印然;余辛;李暢;周偉
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 程新敏

技術領域

本實用新型涉及一種基于DSTATCOM拓撲結構的控制裝置，屬于電網控制技術領 域。

背景技術

隨著科技的進步和發展的需要，大容量高壓遠距離輸電已經成為一種工程需求， 而電能的遠距離傳輸必然帶來很多問題，例如損耗、電能質量等一系列問題。目前，現代電 力電子技術已運用到大容量高壓柔性直流輸電（HVDC）以及靈活柔性交流輸電（FACTS）等領 域，非線性的電力電子器件給電力系統注入了諧波和無功。由瞬時無功功率理論可知，不同 頻率的諧波電壓電流產生的功率為廣義無功功率，所以，電力電子技術的應用降低了電力 系統的功率因數，隨著各種電能質量敏感性負荷的大量應用，電力用戶對電能質量的要求 也日益提高。而一般的治理諧波的補償裝置的主電路通常是由電力電子器件構成的換流 器，從電氣節能的角度，這些換流器是需要消耗能量的（諧波的消耗相比于基波分量更大）， 然而從整個配電網的全局角度，它的補償使得整個配電網的所有部分都實現了電氣節能， 所以從整體上它是可以實現電氣節能的。在配電網中，將中小容量的靜止無功同步補償器 安裝在某些特殊負荷(如電弧爐)附近，可以顯著地改善負荷與公共電網連接點處的電能質 量，例如提高功率因數、克服三相不平衡、消除電壓閃變、治理諧波污染等等。這種在配電網 中用來提高電能質量的靜止無功同步補償器一般稱為配電網靜止同步補償器。

諧波電流產生的無功是一種廣義上的無功功率，有源電力濾波器和靜止同步補償 器并無本質上的區別，它們的拓撲結構和控制策略大致相同，只是控制電路略有不同以及 電感電容值的選取不盡相同。然而，無功功率對電力系統存在一定的影響和擾動：

一是設備容量增加。無功功率的增加，會增大輸電線路中總電流，從而增加了電力 變壓器、發電機、輸電線及其它電氣設備的容量，增大了用戶的控制設備、啟動設備的規格 和尺寸，增加了整個系統的成本；

二是增加設備及線路損耗。無功功率的增加會增大輸電線路中總電流，從而增加 了用電設備和輸電線路的損耗；

三是增大變壓器及線路的電壓降。無功功率的增加，會增大電力系統中的電壓損 耗，從而引起電壓的波動。在電網中，有功功率主要影響系統的頻率，無功功率主要影響系 統的電壓。如果負載是劇烈變化的，會破壞系統的穩定性，使電網電壓產生劇烈的波動，甚 至會發生嚴重地電力事故；

四是如果系統供給的無功功率不足，會使用戶端供電電壓下降，如果供給的無功 功率過剩，會使用戶端供電電壓升高，影響工業生產和人民的正常生活。

由于一些沖擊性負荷在配電網中應用的不斷增加，配電網無功功率愈來愈呈現波 動快、波動較大、波動頻繁等特征，需要進行快速、動態的無功功率補償。傳統的固定電容器 無功補償方式，雖然成本低廉，實現簡單，但不能滿足動態無功功率補償要求。靜止無功補 償裝置(SVC)，能夠治理動態無功功率，但其運行易受電網電壓等系統環境的影響，工作過 程中自身會產生一定諧波，動態響應速度較慢，可能引發諧振且靈活性不高。配電網靜止同 步補償(DSTATCOM)，能夠快速的補償電網動態無功功率，其動態響應速度快，運行可靠性 高，對電網無污染，方便靈活，基于這些優點，DSTATCOM正得到越來越廣泛的應用。同時， DSTATCOM技術是解決非線性、不平衡和沖擊性負荷所帶來的電能質量問題以及增加配電網 輸送能力，提高動態穩定極限和增強電網阻尼的有效手段。因此，深入研究DSTATCOM裝置的 實現對提高配電網電能質量具有十分重要的作用。

另外，IGBT作為大功率全控型電力電子器件，優點是器件可控制導通也可控制關 斷，采用PWM技術避免了晶閘管換流的位移因數和基波因數的過低（由于出發角可控，所以 輸出電壓波形會失真，不是標準正弦波，經傅立葉分解，里面含低頻諧波分量，諧波分量的 幅值與觸發角有關）而導致低功率因數運行，僅僅產生開關頻率附近及其整數倍的高頻諧 波分量，只需小容量濾波器即可濾除。IGBT的劣勢是相比于晶閘管，相同造價的器件通流能 力較差，耐壓值相對較低，而且在實現相同的容量電能傳輸和變換時，器件的通態損耗較 大，并且還存在開關損耗（與開關頻率近似線性關系）。由于器件本身的非線性帶來的損耗 只有通過改變內部PN結來實現，而采用先進的控制技術可以帶來更好的諧波特性和更低的 損耗。

發明內容