[发明专利]用于平衡在自导向多级无功电流补偿器的中间电路电压方法和自导向多级无功电流补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于平衡在自导向多级无功电流补偿器中的中间电路电压的方法和一种自导向多级无功电流补偿器。

背景技术

例如从Su Chen和Géza Joós的“A Transformerless STATCOM Based on Cascaded Multilevel Inverters with Low Switching Frequency Space Vectors PWM”in EPE 2001-Graz公知一种借助级联的四象限调节器(Vierquadrantenstellern)构造的自导向多级无功电流补偿器。这样的自导向多级无功电流补偿器无需变压器就可以直接连接到中压或高压供电网。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，能够以相对简单和可靠的方式稳定地在电网上运行自导向多级无功电流补偿器。

按照本发明，一种用于平衡在具有多个串联连接的多象限调节器的自导向多级无功电流补偿器中的中间电路电压的方法用于解决上述技术问题，在该方法中每个多象限调节器已经应用了一个脉宽调制的电压，该电压由产生无功电流的补偿器电压的和附加的、电网频率的具有可选振幅的平衡电压的相同部分组成，其中所有平衡电压的和为零并且根据测量的多象限调节器的中间电路电压是小于还是大于由中间电路电压形成的参考量，每个平衡电压处于与无功电流的基波振荡同相或反相。

按照本发明的方法的主要优点在于，利用该方法，由于使用平衡电压而可以持续稳定地在供电网上运行自导向多级无功电流补偿器，因为避免了中间电路电压向上和向下的漂移。也就是太高的中间电路电压会损坏通常采用的半导体开关，而太低的中间电路电压限制多象限调节器的调节范围。

如果在按照本发明的方法中使用四象限调节器作为多象限调节器，则以优选方式每个四象限调节器应用一个脉宽调制的电压，该电压由补偿器电压的和附加的、电网频率的具有可选振幅的平衡电压的相同部分组成。

为形成平衡电压而所需的参考量在按照本发明的方法中以优选方式根据中间电路电压的大小来产生。因此视为优选的是，参考量在具有近似相同大小的中间电路电压的多象限调节器的情况下从中间电路电压的算术平均值形成。

视为优选的是，在具有不同大小的中间电路电压和不同大小的补偿器部分电压的多象限调节器的情况下，相对于其额定振幅来设置单个的中间电路电压的振幅以形成导出的中间电路电压并且从导出的中间电路电压通过算术平均来形成参考量。通过将各个测量的中间电路电压除以其额定值，以优选方式形成导出的中间电路电压。

还视为优选的是，借助滤波器9a至9n来抑制中间电路电压u_d1至u_dn中的双倍电网频率的分量。

此外本发明还要解决的技术问题是，这样构造一种自导向多级无功电流补偿器，使得可以以相对简单并可靠的方式稳定地在电网上运行该自导向多级无功电流补偿器。

上述技术问题的解决方案在于一种具有多个串联连接的多象限调节器的自导向多级无功电流补偿器，其中分别利用一个输入端将一个平衡块连接到中间电路电容器，该平衡块在另一个输入端上施加无功电流并且利用借助参考量产生器产生的参考量对于每个多象限调节器这样产生具有可选振幅的电网频率的平衡电压，使得所有平衡电压的和为零并且根据测量的多象限调节器的中间电路电压是小于还是大于借助参考量产生器产生的参考量，每个平衡电压处于与无功电流的基波振荡同相或反相，其中平衡块还具有其数量相应于多象限调节器的数量的、具有电网频率的平衡电压的输出端，并且其中平衡块的输出端连接到求和器，对该求和器还施加补偿器电压的给定参数并且在输出侧与对应于多象限调节器的脉宽调制器的输入端相连。同样此处多象限调节器既理解为四象限调节器也理解为二象限调节器。

按照本发明的自导向多级无功电流补偿器具有有利的特征，即，由于使用平衡电压而可以持续稳定地在供电网上运行自导向多级无功电流补偿器，因为在该自导向多级无功电流补偿器的情况下平衡了中间电路电压并且由此不会向上和向下漂移。

在按照本发明的无功电流补偿器的优选实施方式中，多象限调节器是四象限调节器，并且对每个四象限调节器施加一个脉宽调制的电压，该电压由补偿器电压的和附加的、电网频率的平衡电压的相同部分组成。

参考量产生器可以不同地构造。视为优选的是，参考量产生器在具有近似相同大小的中间电路电压的多象限调节器中是平均值形成器，该平均值形成器从中间电路电压的算术平均值形成参考量。