[發明專利]一種基于T型三電平逆變器的STATCOM

在審

• 申請號: 201710405776.5
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107171340A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 徐志;李勝男;覃日升;郭成;陳勇
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術領域

本申請涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種基于T型三電平逆變器的STATCOM。

背景技術

隨著現代電力系統的電網電壓不斷提高，電網中消耗的無功功率也隨之增大。為了確保電力系統的安全穩定運行，靜止同步補償器(static synchronous compensator，STATCOM)廣泛應用于電力系統的無功補償。

STATCOM主要包括逆變器與電容。電容用于為STATCOM提供直流電壓支撐；逆變器作為STATCOM的核心器件，由大功率的電力電子開關器件組成。早期，STATCOM使用的逆變器多為兩電平的逆變器。圖1為基于兩電平H橋逆變器的STATCOM的拓撲結構圖，如圖1所示，交流輸出側每相只有正和負兩種狀態，在高壓大容量的應用中，往往采用功率開關器件的串聯方式，即多個H橋級聯。這種串聯方式要求所有串并聯的開關器件必須同時開通或關斷，即所有開關器件的開關特性要完全一致。但是，實際應用中，開關器件間的匹配較為困難，因此，開關器件的利用因數降低，從而導致基于兩電平H橋逆變器的STATCOM的實現過程復雜，開關損耗大，且可靠性低。

之后，為了克服基于兩電平逆變器的STATCOM開關應力大、交流側諧波較大等問題，出現了基于多電平逆變器的STATCOM。圖2為基于三電平NPC逆變器的STATCOM的拓撲結構圖，如圖2所示，基于三電平NPC逆變器的STATCOM(下文中簡稱NPC型STATCOM)交流輸出側每相都具有正負零三種狀態，電平數越多，所得到的階梯波電平臺階越多，從而更加接近正弦波，諧波成分越少。

但是，由于NPC逆變器使用的器件數量較多，從而造成NPC型STATCOM的安裝繁瑣，也造成該類型STATCOM的損耗大、工作效率低。此外，由于反并聯二極管的開通損耗與開關管的開關損耗不一致，致使該類型的STATCOM發熱不均勻，不利于電網系統的安全運行。

發明內容

本申請提供了基于T型三電平逆變器的STATCOM，以解決現有技術中的逆變器使用器件數量多、且各器件間的損耗不一致，導致逆變器的損耗大的問題，從而導致基于該逆變器的STATCOM安裝復雜、工作效率低的問題。

一種基于T型三電平逆變器的STATCOM，包括電容器、T型逆變電路與交流輸出側，

所述電容器包括串聯的第一電容器C1與第二電容器C2，所述第一電容器C1與第二電容器C2的連接點為中點；

所述T型逆變電路為三相電路，每相電路包括與所述電容器并聯的一對橋臂，每對所述橋臂包括兩個串聯的開關管，兩個所述開關管的連接點為共連點；

所述中點與每對橋臂的共連點之間分別設有一中點鉗位電路，所述中點鉗位電路用于對中點電壓進行鉗位；

所述交流輸出側的一端連接所述共連點，另一端用于與電網系統連接。

優選地，每個所述中點鉗位電路包括兩個反向串聯的開關管。

優選地，所述開關管包括IGBT。

本申請提供的基于T型三電平逆變器的STATCOM包括電容器、T型逆變電路與交流輸出側。電容器用于與電力系統做功率交換，即吸收電力系統的感性無功電流，或輸出容性無功電流。T型逆變電路包括多個開關管，通過控制每個開關管的閉合或打開，控制電容器接入電路與否，從而實現對電網無功功率的補償。本申請中，T型逆變電路為三相電路，每相電路包括橋臂與中點鉗位電路，每對橋臂包括兩個串聯的開關管，每相中點鉗位電路包括兩個反向串聯的開關管。通過調整每相電路中每個開關管的閉合或打開狀態，可使每相電路具有正、零、負三種狀態。與傳統的三電平逆變器的STATCOM相比，本申請提供的STATCOM減少開關管使用數量，使STATCOM結構簡單化，提高了STATCOM工作效率，減少了因過多開關管或其他電力器件造成的電力損耗，同時，也使STATCOM的安裝過程更加省時、便捷。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為基于兩電平H橋逆變器的STATCOM的拓撲結構圖；

圖2為基于三電平NPC逆變器的STATCOM的拓撲結構圖；

圖3為一種基于T型三電平逆變器的STATCOM的拓撲結構圖；

圖4為A相輸出端的輸出狀態為+1的電路圖；

圖5為A相輸出端的輸出狀態為0的電路圖；