[發明專利]一種單相三電平Buck型動態電容裝置

在審

• 申請號: 201710242014.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN108736736A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 陳紅兵;李響
• 申請（專利權）人: 陳紅兵;李響
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02M1/32;H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種單相三電平Buck型動態電容裝置，包括：單相三電平Buck型AC?AC變換器和補償電容。單相三電平Buck型AC?AC變換器的輸入端通過開關與單相電網連接，輸出端連接濾波電感的一端，濾波電感的另一端通過開關與補償電容相連接。用合理的策略控制單相三電平Buck型AC?AC變換器，使單相三電平動態電容裝置補償電網無功。故障旁路開關跨接在單相三電平Buck型AC?AC變換器的輸入端和輸出端，若單相三電平Buck型AC?AC變換器發生故障，則單相三電平Buck型AC?AC變換器退出運行，同時閉合故障旁路開關，補償電容被接入電網，補償電網無功。該單相三電平動態電容裝置可以替代現有并聯補償裝置(如STATCOM)，克服現有并聯補償裝置的成本高，故障率高，控制技術復雜和開關管(IGBT)的電壓應力過高等不足。

技術領域

本發明涉及電力技術和電力電子領域，具體涉及一種電力系統無功補償裝置。

背景技術

在電網建設周期過長，現有電力系統設施更新相對滯后，以及電力需求日益增長的情況下，增強控制電網潮流的能力，從而提高現有電網的輸電能力，具有重要的經濟意義和社會意義。

為了有效控制電網中的潮流、提高電網的電能傳輸能力和電力系統的穩定性，柔性交流輸電技術(FACTS)被廣泛研究和應用，根據FACTS控制器接入電網的方式，可將其分為并聯型、串聯型和混合型三種。當負荷增加時，如果不相應增加電力系統中的無功電源，則電網電壓將下降，因此，為了維持電網電壓處于正常水平，一般采用并聯型無功補償裝置補償電網無功功率。

靜止無功補償器(SVC)屬于第一代并聯型FACTS技術，可以連續調節輸出的無功功率，動態響應快，是一種廣泛應用的并聯型無功動態補償裝置；SVC不僅廣泛應用于配電網，以提高電能質量和供電可靠性，還應用于輸電電網，控制節點電壓，提高系統穩定性、傳輸可靠性和輸送容量；靜止同步補償器(STATCOM)是另一種先進的并聯型無功補償裝置，STATCOM并聯于電網中，通過改變輸出電壓來調節所輸出的無功功率，等效為一個可控電流源，它根據負荷無功電流的變化，自動補償電網所需的無功功率，在動態性能方面優于SVC。但是，STATCOM的造價高，維護困難，設備故障率高，控制技術復雜，因此，它未完全取代SVC，主要用于大功率場合。

本發明提供了一種單相三電平Buck型AC-AC變換器+交流薄膜電容(補償電容)的動態電容裝置，成本低、可靠性高、控制技術簡單，并且有兩個控制維度，無功補償性能可以與STATCOM的補償性能媲美，因此，本發明公開的基于單相三電平Buck型AC-AC變換器的動態電容裝置完全可以克服STATCOM的不足，甚至在某些應用場合可以取代STATCOM；并且所述單相三電平動態電容裝置克服了現有動電容裝置中開關管的電壓應力過高的不足。

發明內容

本發明提供了一種單相三電平動態電容裝置，以解決現有兩電平Buck型動態電容裝置中開關管的電壓應力過高的問題、克服STATCOM裝置的制造成本高、控制技術復雜、故障率高等缺點。

本發明提供了一種單相動態電容裝置，包括單相三電平Buck型AC-AC變換器、故障旁路開關、開關、濾波電感和補償電容器，所述單相三電平Buck型AC-AC變換器的輸入端通過開關與單相電網相連；所述單相三電平Buck型AC-AC變換器的輸出端與所述濾波電感相連；所述濾波電感通過開關與補償電容相連，所述單相三電平動態電容裝置還設有故障旁路開關。

在上述方案基礎上優選，所述故障旁路開關是雙向可控硅，在單相三電平Buck型AC-AC變換器故障時，所述單相三電平Buck型AC-AC變換器退出運行，同時所述故障旁路開關將單相電網與所述補償電容直接連接起來，補償電網的無功功率。

在上述方案基礎上優選，所述單相三電平Buck型AC-AC變換器與所述補償電容直接之間還裝設有濾波電感，以減小補償電流紋波和限制開關閉合時的沖擊電流。

在上述方案基礎上優選，所述補償電容采用交流薄膜電容。