[发明专利]用于智能电网的可变电容器电路及实现方法

说明书

本发明公开了一种用于智能电网的可变电容器电路及实现方法，涉及电力电子控制领域。该电路包括：三相H桥主电路，其具有依次并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂均包括开关器件，第一桥臂连接进线端c1，进线端c1和第一桥臂之间连接有进线端电感L₁；直流侧电容支路，其包括与三相H桥主电路并联的直流侧电容C_dc；交流侧储能支路，其包括串联的交流侧电容C_ac和交流侧电感L₂，交流侧储能支路连接在第二桥臂和第三桥臂之间，且与出线端c2相连；直流侧电容C_dc和交流侧电容C_ac均为非电解电容。本发明的直流侧电容采用非电解电容，减小了可变电容器的体积，延长了可变电容器的寿命。

技术领域

本发明涉及电力电子控制领域，具体是涉及一种用于智能电网的可变电容器电路及实现方法。

背景技术

FACTS(flexible AC transmission systems)称为灵活交流输电系统，在保证复杂电网的稳定可靠运行以及改善电能质量发挥了重要作用。所有FACTS装置，诸如串联补偿器，并联补偿器和统一潮流调节器(UPFC)，理论上都可以看成一个可变电容器。参见图1所示，是一个理想可变交流电容器，容值的变化范围为0～C_ac。参见图2所示，一个可变电容器可以有一个单相H桥逆变器和一个大容值的电解电容构成，通过控制输入电流i_s超前输入电压u_s角度为90°，逆变器呈现成一个电容器。通过控制输入电流的幅值I_s的大小，逆变器就呈现一个连续可变电容器。对于单相逆变器实现可变电容器来说，直流侧的需要一个大的电解电容吸收2倍工频的纹波功率。因此，直流侧电容一般采用电解电容，体积巨大，功率密度低，寿命约为5000小时，寿命短，从而严重影响了可变电容器的体积和寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于智能电网的可变电容器电路及实现方法。本发明的直流侧电容采用非电解电容，减少了直流侧电容的体积，同时延长直流侧电容的寿命，进而减小了可变电容器的体积，延长了可变电容器的寿命。

本发明提供一种用于智能电网的可变电容器电路，该电路包括：

三相H桥主电路，其具有依次并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂均包括开关器件，所述第一桥臂连接进线端c1，进线端c1和第一桥臂之间连接有进线端电感L₁；

直流侧电容支路，其包括与三相H桥主电路并联的直流侧电容C_dc；

交流侧储能支路，其包括串联的交流侧电容C_ac和交流侧电感L₂，交流侧储能支路连接在第二桥臂和第三桥臂之间，且与出线端c2相连；

其中，所述直流侧电容C_dc和交流侧电容C_ac均为非电解电容。

在上述技术方案的基础上，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂包括两个串联的开关器件，第一桥臂的两个开关器件之间有第一连接点a，第二桥臂的两个开关器件之间有第二连接点b，第三桥臂的两个开关器件之间有第三连接点c，进线端电感L₁与第一连接点a连接，出线端c2与第二连接点b连接，交流侧电感L₂与第三连接点c连接。

在上述技术方案的基础上，所述三相H桥主电路所采用的开关器件为电力场效晶体管POWER MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT、门极可关断晶闸管GTO和电力晶体管GTR中的任意一种或者多种的组合。

在上述技术方案的基础上，所述直流侧电容C_dc为薄膜电容，交流侧电容C_ac为薄膜电容。