[发明专利]一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器。

背景技术

统一潮流控制器(UPFC)是迄今为止通用性最好的灵活交流输电(FACTS)装置，仅通过控制规律的改变，就能分别或同时实现并联补偿、串联补偿和移相等几种不同的功能。UPFC装置可以看作是一台静止同步补偿器(STATCOM)装置与一台静止同步串联补偿器(SSSC)装置在直流侧并联构成，它可以同时并快速、独立控制输电线路中的有功功率和无功功率，从而使得UPFC拥有每个单独运行的STATCOM、SSSC装置都不具备的四象限运行功能。

统一潮流控制器主电路拓扑采用两个电压源换流器(VSC)直流侧并联的方式，其中一台换流器交流侧直接或通过变压器与系统并联，另一台换流器交流侧通过变压器与系统串联。每个电压源换流器通常采用两电平或三电平三相电压源换流器结构。

大容量UPFC中，电压源换流器通常采用可关断电力电子器件(典型器件如绝缘栅双极型晶体管IGBT)直接串联的方式提高装置的耐压能力。可关断器件IGBT串联的技术难点主要表现在：受技术垄断的影响，具有自身限制短路电流特性的IGBT器件难以采购，IGBT串联均压的控制技术在理论上研究的不够深入，且为降低装置输出谐波，需要采用较高的开关频率，因而装置运行损耗较大。这些都限制了大容量UPFC的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器，采用模块化多电平换流器构成换流器，避免了器件串联的技术难点，并且便于分相控制和模块化设计。通过冗余技术旁路故障单元，进而提高了装置运行可靠性，器件开关频率较低，装置运行损耗较小。

本发明提供的一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器，其改进之处在于，所述统一潮流控制器包括静止同步补偿器1和静止同步串联补偿器2；

所述静止同步补偿器1包括启动电路5和换流器7；

所述静止同步串联补偿器2包括换流器9和变压器10；

所述换流器7一端通过所述启动电路5和电网连接；所述换流器7另一端和换流器9一端连接，所述换流器9另一端通过变压器10和电网连接。

其中，在所述静止同步补偿器1和所述静止同步串联补偿器2之间设置支撑电容3；所述支撑电容3与所述静止同步补偿器1和所述静止同步串联补偿器2并联。

其中，所述静止同步补偿器1包括变压器8；所述变压器8的副边与所述启动电路5连接，所述变压器8的原边与所述电网并联。

其中，所述静止同步串联补偿器2包括启动电路6；所述启动电路6一端与所述换流器9连接，所述启动电路6另一端与所述变压器10一端连接，所述变压器10另一端串联接入电网。

其中，所述统一潮流控制器包括旁路开关4，所述旁路开关4与所述变压器10并联。

其中，所述换流器7由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和N个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述启动电路5连接；另一端与另两个桥臂的级联的子模块一端连接，形成正负极母线。

其中，所述换流器7由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和N个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端与所述启动电路5连接，另一端串联电抗器后与另两个桥臂的电抗器连接，形成正负极母线。

其中，所述换流器9由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和M个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述变压器10连接；另一端与另两个桥臂的级联的子模块一端连接，形成正负极母线，与所述换流器7的正负母线连接。

其中，所述换流器9由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和M个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端与所述变压器10连接；另一端串联电抗器后与另两个桥臂的电抗器连接，形成正负极母线，与所述换流器7的正负母线连接。

其中，所述启动电路5包括并联的电阻和开关。

其中，所述启动电路6包括并联的电阻和开关。

其中，所述子模块由半桥结构与直流电容并联构成，所述半桥结构包括两个串联的IGBT模块，每个IGBT模块包括反并联的IGBT和二极管；

所述半桥结构中点与IGBT发射极之间并联子模块旁路电路；

所述直流电容通过取能电源为子模块的控制电路提供电源。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明采用以模块方式级联的形式，降低了对器件本身的要求；