[发明专利]级联多电平变流器功率单元预充电均衡控制方法

说明书

本发明公开了级联多电平变流器功率单元预充电均衡控制方法，具体包括以下步骤：通过采集各功率单元的直流侧电压并由高到低进行排序，选出直流侧电压最高的功率单元，并使得该单元处于软旁路状态，软旁路的功率单元只放电不充电，并且在任何时刻都要保持直流侧电压最高的功率单元处于软旁路状态。本发明提供的方法在不增加设备的功耗及热量损耗和用户电费负担的情况下，充分考虑到参数的差异性及各种特殊工况，能快速的使链内的功率单元电压预充均衡，保证级联多电平拓扑结构的变流器在启动前建立可靠稳定的工作电压，为级联多电平拓扑结构的变流器在预充电均衡上提供了一种理论依据。

技术领域

本发明属于无功功率补偿技术领域，具体涉及到链式静止无功发生器(SVG，Static Var Generator)在预充电过程中，均衡各功率单元的电容的电压的控制方法。

背景技术

风电、光伏、潮汐等可再生能源，因具有无污染、可重复利用等优点，得到广泛的开发和应用，尤其是中西部地区，风光能量丰富，新能源的应用前景非常广泛，但是新能源具有输出功率不平稳和电能质量差等缺点，这样将造成严重的电网电压波动，为了稳定电压，必须在新能源电站中投入合适容量的无功补偿装置，而链式SVG具有补偿性能优越、动态响应快、自动化程度高等优点，是无功动态调节技术的潮流和方向，是目前国内外研究的热点。SVG主要是利用大功率电力电子器件(如IGBT、GTO)构成一个自换相变流器，通过电压源逆变技术提供超前和滞后的无功功率，实现无功补偿。SVG的提出，是无功补偿领域的重大理论突破。相较于SVC(static var compensator)等静止无功补偿装置，SVG在谐波、运行范围、输出特性、响应速度、占地面积等方面具有不可比拟的优势，特别是能够实现单套装置对电能质量的综合治理，尤其是可以解决对闪变治理的难题。

当H桥级联式多电平功率变换器应用于SVG时，在交流侧通过电抗器可直接连接到交流电网中，无需通过变压器连接，这样可减少装置的占地面积及成本。对于这种连接方式，级联式多电平功率变换器的H桥逆变器直流侧是直流电容器连接，并且相互隔离。因而，这种拓扑结构的SVG控制的主要任务有两个：一是实现满足系统要求的无功功率控制，另一个就是满足这种拓扑结构正常工作要求的自身控制，即直流侧电容电压的稳定和均衡控制。由于结构和成本等多方面的原因，链式SVG的启动一般采用通过电阻预充电，带电阻预充电是链式SVG自励启动的必须步骤。在预充电过程中，由于链内单元的功率损耗的差异性，各功率单元的电容的电压会不均衡，甚至会很快发散，导致个别功率单元工作电源无法启动或在启动和熄灭之间反复切换。很多现场采用减少待机时间快速启动，由于具体现场工况和操作规程及操作人员的习惯问题，SVG很难在较短的时间内进入正常工作状态。而本发明提出一种均衡预充电电压的控制方法，可以快速的使链内功率单元电压预充均衡，保证级联多电平拓扑结构的变流器单元在启动前的工作电压可靠稳定建立。

发明内容

本发明的目的是提供一种级联多电平变流器功率单元预充电均衡控制方法，有效解决了预充电待机电压不均衡的问题，并且在各种工况下都具有良好的控制效果。

本发明所采用的技术方案，包括以下步骤：

1】对链式静止无功发生器中的各个功率单元的直流电压进行采集；

2】判断各功率单元的直流电压的高低，找到直流电压最高的功率单元；

3】在任何时刻总是把直流电压最高的功率单元置于软旁路状态，被软旁路的功率单元只放电不充电。

优选的，链式静止无功发生器中的各个功率单元采用充电电容作为电源。

优选的，链式静止无功发生器包括n个功率单元，n为大于等于1的自然数；