基于公共母線能量交換的h橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的sssc裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域的靜止同步串聯(lián)補償器，具體涉及一種基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置。所述裝置與H橋鏈節(jié)單元控制器連接，所述裝置包括N個級聯(lián)的H橋鏈節(jié)單元和公共母線，所述N個H橋鏈節(jié)單元均與公共母線連接，本發(fā)明并提供了基于公共交流母線和公共直流母線能量交換的H橋級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，SSSC通過他勵啟動方式。該裝置可以有效的避免直流電壓不均衡，使SSSC在各種工況下均能正常啟動，提高了在電網(wǎng)故障情況下的裝置運行穩(wěn)定性，同時方便為鏈節(jié)單元控制器供電。
【專利說明】基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域的靜止同步補償器，具體涉及一種基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜止同步串聯(lián)補償器SSSC主要由變流器、直流電容、控制器和耦合變壓器組成，經(jīng)過耦合變壓器串聯(lián)在輸電線路上?；驹硎窍蚓€路注入一個與其電流相位相差90 °的正弦可控電壓，并且可以靈活改變幅值和相位，小部分注入電壓與線路電流用以補償逆變器的損耗，大部分注入電壓在串聯(lián)線路中起到容性或感性阻抗的作用，等效為可快速調(diào)節(jié)的等效阻抗，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)控制，有著良好的運行和動態(tài)性能。
[0003]SSSC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多種多樣，現(xiàn)有技術(shù)的級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，包括傳統(tǒng)的三相橋結(jié)構(gòu)、多重化結(jié)構(gòu)、H橋級聯(lián)式結(jié)構(gòu)等。三相橋結(jié)構(gòu)適合于容量較小的裝置，不適用于大容量高壓條件下應(yīng)用；多重化結(jié)構(gòu)采用多重化變壓器，該方案存在變壓器體積大、造價高、運行損耗大等問題。H橋級聯(lián)式結(jié)構(gòu)適合于高壓大容量SSSC，但由于觸發(fā)信號的延時和每個H橋損耗不同，SSSC的換流鏈會出現(xiàn)直流電壓不平衡，控制較為復(fù)雜，在出現(xiàn)控制誤差時會對交流側(cè)輸出造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對避免H橋鏈節(jié)直流電容不平衡的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，該裝置可以有效的避免直流電壓不均衡，使SSSC在各種工況下均能正常啟動，提高了在電網(wǎng)故障情況下的裝置運行穩(wěn)定性，同時方便為鏈節(jié)單元供電。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，所述SSSC為靜止同步補償器，采用H橋級聯(lián)式結(jié)構(gòu)，其改進之處在于，所述裝置與H橋鏈節(jié)單元控制器連接，所述裝置包括N個級聯(lián)的H橋鏈節(jié)單元和公共母線，所述N個H橋鏈節(jié)單元均與公共母線連接。
[0007]進一步地，當(dāng)公共母線為公共交流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和隔離變壓器，在所述H橋鏈節(jié)的直流電容器側(cè)并聯(lián)有整流器，所述整流器通過隔離變壓器與公共交流母線連接；所述直流電容器通過整流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡。
[0008]進一步地，所述H橋鏈節(jié)包括四個橋臂，所述四個橋臂均由IGBT模塊組成，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯(lián)的二極管組成。
[0009]進一步地，當(dāng)公共母線為公共直流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和DC/DC變流器，所述H橋鏈節(jié)的直流電容器通過DC/DC變流器與公共直流母線連接；所述直流電容器通過DC/DC變流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡。[0010]進一步地，所述H橋鏈節(jié)包括四個橋臂，所述四個橋臂均由IGBT模塊組成，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯(lián)的二極管組成。
[0011]進一步地，所述裝置為H橋鏈節(jié)單元供電，并采用公共母線能量交換控制直流電容電壓。
[0012]進一步地，靜止同步串聯(lián)補償器SSSC裝置作為無功電壓源接入串聯(lián)有電抗器的輸電線路上，其注入電壓K與線路電流/相角差90° ;
[0013]當(dāng)進行容性補償時，注入電壓K滯后線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向相反，使得線路電流的幅值增加，在不改變功角差的情況下，使線路輸送功率增加；
[0014]當(dāng)進行感性補償時，注入電圧K超前線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向
相同，使線路電流的幅值減小，進而減小輸送功率。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0016](I)本發(fā)明提供的裝置解決H橋鏈節(jié)直流電容不平衡的問題，可以有效的避免直流電壓不均衡，使SSSC在各種工況下均能正常啟動，提高了在電網(wǎng)故障情況下的裝置運行穩(wěn)定性，同時方便為鏈節(jié)單元控制器供電，直流電壓均衡，使得H橋輸出交流電壓穩(wěn)定。
[0017](2) SSSC的他勵啟動方式可以在電網(wǎng)電壓較低時順利啟動；
[0018](3)通過公共(交流及直流)母線整流器供電的方式提高了 SSSC電網(wǎng)故障情況下的裝置運行穩(wěn)定性；
[0019](4)通過公共(交流及直流)母線整流器供電的方式方便鏈節(jié)單元控制器的取能，不需要其他的外界電源，方便取能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的SSSC接入系統(tǒng)示意圖；
[0021]圖2 (a)是本發(fā)明提供的SSSC無補償?shù)南蛄繄D；
[0022]圖2 (b)是本發(fā)明提供的SSSC容性補償?shù)南蛄繄D；
[0023]圖2 (C)是本發(fā)明提供的SSSC感性補償?shù)南蛄繄D；
[0024]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0025]圖4是本發(fā)明提供的基于公共交流母線能量交換的H橋級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明提供的基于公共直流母線能量交換的H橋級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明提供的SSSC裝置采用公共母線能量交換控制H橋鏈節(jié)直流電壓。靜止同步補償器SSSC裝置作為無功電壓源接入串聯(lián)有電抗器的輸電線路上，SSSC接入系統(tǒng)示意
圖如圖1所示，其注入電壓K與線路電流I相角差90° ;電壓幅值的控制不受線路電流的影響。容性補償時，注入電壓A滯后線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向相反，使得線路電流的幅值增加，從而在不改變功角差的情況下，使線路輸送功率增加；感性補償時，注入電壓匕超前線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向相同，使線路電流的幅值減小，
從而使輸送功率減小。圖2中a，b，c分別為無補償，容性補償和感性補償時的向量圖。
[0029]所述裝置與H橋鏈節(jié)單元控制器連接，所述裝置包括N個級聯(lián)的H橋鏈節(jié)單元和公共母線，所述N個H橋鏈節(jié)單元均與公共母線連接。所述NS 2。
[0030]當(dāng)公共母線為公共交流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和隔離變壓器，在所述H橋鏈節(jié)的直流電容器側(cè)并聯(lián)有整流器，所述整流器通過隔離變壓器與公共交流母線連接；所述直流電容器通過整流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡?；诠步涣髂妇€能量交換的H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0031]此種結(jié)構(gòu)不需測量直流電壓，通過直流電容與交流母線之間的能量交換自動實現(xiàn)直流電壓均衡，簡化了采樣點以及控制流程。使SSSC在各種工況下均能正常啟動，提高了在電網(wǎng)故障情況下的裝置運行穩(wěn)定性，同時方便為鏈節(jié)單元控制器供電。
[0032]當(dāng)公共母線為公共直流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和DC/DC變流器，所述H橋鏈節(jié)的直流電容器通過DC/DC變流器與公共直流母線連接；所述直流電容器通過變流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡?；诠仓绷髂妇€能量交換的H橋級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0033]此種結(jié)構(gòu)與基于公共交流母線SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，省去了隔離變壓器，接線方式簡單，同時達到直流電壓平衡的目的。
[0034]所述H橋鏈節(jié)包括四個橋臂，所述四個橋臂均由IGBT模塊組成，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯(lián)的二極管組成。
[0035]本發(fā)明提供了基于公共交流母線和公共直流母線能量交換的H橋級聯(lián)式SSSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，SSSC通過他勵啟動方式，能夠通過公共母線能量交換實現(xiàn)SSSC的直流電壓均衡。
[0036]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于公共母線能量交換的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，所述SSSC為靜止同步補償器，采用H橋級聯(lián)式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述裝置與H橋鏈節(jié)單元控制器連接，所述裝置包括N個級聯(lián)的H橋鏈節(jié)單元和公共母線，所述N個H橋鏈節(jié)單元均與公共母線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，當(dāng)公共母線為公共交流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和隔離變壓器，在所述H橋鏈節(jié)的直流電容器側(cè)并聯(lián)有整流器，所述整流器通過隔離變壓器與公共交流母線連接；所述直流電容器通過整流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡。
3.如權(quán)利要求2所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，所述H橋鏈節(jié)包括四個橋臂，所述四個橋臂均由IGBT模塊組成，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯(lián)的二極管組成。
4.如權(quán)利要求1所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，當(dāng)公共母線為公共直流母線時，所述H橋鏈節(jié)單元包括H橋鏈節(jié)和DC/DC變流器，所述H橋鏈節(jié)的直流電容器通過DC/DC變流器與公共直流母線連接；所述直流電容器通過DC/DC變流器充電啟動，并用于維持H橋鏈節(jié)單元的直流電容電壓平衡。
5.如權(quán)利要求4所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，所述H橋鏈節(jié)包括四個橋臂，所述四個橋臂均由IGBT模塊組成，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯(lián)的二極管組成。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，所述裝置為H橋鏈節(jié)單元供電，并采用公共母線能量交換控制直流電容電壓。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的H橋級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SSSC裝置，其特征在于，靜止同步串聯(lián)補償器SSSC裝置作為無功電壓源接入串聯(lián)有電抗器的輸電線路上，其注入電壓匕與線路電流之相角差90。； 當(dāng)進行容性補償時，注入電壓6滯后線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向相反，使得線路電流的幅值增加，在不改變功角差的情況下，使線路輸送功率增加； 當(dāng)進行感性補償時，注入電圧F超前線路電流90°，與線路阻抗上的電壓降方向相同，使線路電流的幅值減小，進而減小揃運功率。
【文檔編號】H02M7/49GK103633655SQ201310585593
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】王媛媛, 燕翚, 葉衛(wèi)華, 袁蒙 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司