[发明专利]一种适用于光伏电站补偿的静止无功补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对电网无功进行补偿的装置，属输配电技术领域。

背景技术

静止无功发生器(STATCOM),又称动态无功补偿装置，是电网中的常用设备，其作用是抑制电压波动，改善功率因数，吸收电网谐波。传统的静止无功发生器工作电压较高，电路拓扑结构为级联逆变桥，例如6KV无功补偿装置每相由8个逆变单元级联而成，10KV无功补偿装置每相由12个逆变单元级联而成，三相电路星型连接。这种静止无功发生器存在以下缺点：

1、工作电压较高，设备的体积和占地面积较大，安装不方便，可靠性较差。

2、每相由多个逆变单元串联连接而成，需要解决各逆变单元之间的动态均压问题，制造难度较大，建设周期长。

3、补偿容量较大，不适于光伏电站等需要补偿容量较小的场所。

4、链式结构的补偿装置不便于扩容，给后续建设带来了困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种结构紧凑、易于制造、扩容方便的适于光伏电站补偿的静止无功补偿系统。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种适用于光伏电站补偿的静止无功补偿系统，它包括两级变压器、综合控制器和多个低压静止无功发生单元，光伏电站高压母线电压依次经第一级变压器和第二级变压器降压后变成低电压，所述综合控制器通过电压互感器和电流互感器采集两级变压器一次侧的电压和电流信号，多个低压静止无功发生单元串接电抗器后并接在第二级变压器的低压母线上，它们的控制信号输入端接综合控制器的不同输出端。

上述适用于光伏电站补偿的静止无功补偿系统，每个低压静止无功发生单元包括三相逆变桥、逆变模块驱动与控制单元和三个IGBT触发板，所述三相逆变桥的直流输入端设置有直流支撑电容，三个交流输出端分别经三个电抗器与第二级变压器低压母线的三个相线连接；所述逆变模块驱动与控制单元的输入端接综合控制器的输出端，三个IGBT触发板的输入端接逆变模块驱动与控制单元的不同输出端，输出端分别控制三相逆变桥的三个桥臂上的IGBT。

上述适用于光伏电站补偿的静止无功补偿系统，所述第二级变压器的低压母线电压为690V。

本发明采用并联结构，不存在传统链式SVG的串联均压问题，降低了补偿装置的制造难度，而且后续建设扩容非常方便；同传统静止无功发生器相比，该装置的各无功发生单元工作电压低，补偿容量较小，因此结构更加紧凑，安装十分方便，特别适合光伏电站等需要小容量补偿的应用场合。此外，本发明还具有环境适应能力强的特点，能较好地适应光伏电站的恶劣环境。

下面结合附图对本发明作进一步详述。

附图说明

图1是本发明的电原理图；

图2是低压静止无功发生单元的电原理图；

图3是本发明的综合控制逻辑；

图4是综合控制器内部算法逻辑图。

图中各标号为：U1、综合控制器；U2、逆变模块驱动与控制单元；U3、U4、U5、IGBT触发板；T1、T2、变压器；PT1、PT2、电压互感器；CT1、CT2、电流互感器；KM0～KMn、断路器；L1～Ln、模块电抗器；LU、LV、LW、模块内各相电抗器； KQ、三相逆变桥，C、直流支撑电容；M1～Mn、低压静止无功发生单元。

具体实施方式

本发明的特点：

1、本发明的工作电压为690V，工作电压较低，使模块更加紧凑，减少了设备的体积和占地面积，为安装和建设提供了方便，系统采用并联结构，因此不存在链式STATCOM的串联均压问题，系统运行更加稳定可靠。

2、本发明采用模块化结构，安装方便，建设周期短，每个模块的补偿容量为±0.5Mvar，采用多个模块并联的方法进行扩容，因此扩容方便，为后续的建设提供方便，如图1所示。

3、本发明采用的是并联扩容的结构，采用神经网络和PID比例、积分、微分的控制算法相结合的先进的控制算法，可以完美的解决多个模块之间的协调控制问题，实现多个模块平稳、高效运行。

4、本发明环境适应能力强，专门针对光伏电站的高阳光辐射、高风沙的恶劣环境而设计，设备的整体防护等级可以达到IP54，并针对光伏电站的小容量补偿设计，采用三相逆变电路为核心单元，相对于基于级联控制的链式SVG性价比高。

本发明的控制策略：

1、本发明便于自动检测电网功率因数、电压、电流等参数，并将这些参数送至新型综合控制器U1进行处理。