[发明专利]混合级联多电平静止同步补偿装置和风电机组供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气控制技术，尤其涉及一种混合级联多电平静止同步补偿装置和风电机组供电系统。

背景技术

风力发电是通过风电机组将风能转换为电能的能源利用技术，是目前新能源开发领域中发展最快和最具潜力的“绿色能源”。

由于风能作为一种间歇性能源，具有很大的随机性和不可控制性，因此，风电机组在向电网输出电能的并网过程中，风电机组的输出电压波动较大，功率因数较低，并会产生大量谐波，因此造成输出电能的质量较差。

为改善风电机组的输出电能的质量，可在风电机组的输出线路上并联静止无功发生器（Static Var Generator，简称SVG）作为同步补偿装置，通过SVG向风电机组的输出线路中吸收或者向发出满足要求的无功功率，实时补偿风电机组输出的感性或容性无功功率，以对风电机组进行无功补偿，以减小风电机组输出电压的波动，提高风电机组输出电能质量。

不同功率等级的风力发电机组，需要不同容量的SVG，通过提高SVG中功率器件的导通或关断频率（也称开关频率），可增加SVG的容量，但是，功率器件的开关频率受其本身的性质的制约，不能无限制的提高，并且提高功率器件的开关频率同时也增加了功率器件的损耗，因此，现有SVG存在降低功率器件的开关频率与提高装置容量的矛盾，不能满足兆瓦级大功率的风电机组的应用要求。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种混合级联多电平静止同步补偿装置，以解决降低功率器件的开关频率与提高装置容量的矛盾。

本发明提供的混合级联多电平静止同步补偿装置，包括：

第一H桥功率单元，所述第一H桥功率单元包括两个并联的桥臂，其中，两桥臂并联后的两端与一第一电容并联，每个所述桥臂包括两个串联的门极可关断晶闸管，每个所述门极可关断晶闸管的阴极和阳极之间并联一第一二极管，引出两桥臂的中点作为输出端；

第二H桥功率单元，所述第二H桥功率单元包括两个并联的桥臂，其中，两桥臂并联后的两端与一第二电容并联，每个所述桥臂包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管，每个所述绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射极之间并联一第二二极管，引出各桥臂的中点作为输出端；

所述第一H桥功率单元的输出端与所述第二H桥功率单元的输出端级联，以使输出的电压为所述第一H桥功率单元与所述第二H桥功率单元输出电压的叠加。

本发明的另一个方面是提供一种风电机组供电系统，该供电系统包括：包括风电机组，所述风电机组的输出端连接有三相输出线路，所述风电机组的每相输出线路中分别连接一本发明实施例提供的同步补偿装置；

各所述同步补偿装置与各相对应输出线路之间分别串联有旁路开关和电抗器。

本发明提供的混合级联多电平静止同步补偿装置，第一H桥功率单元中作为功率器件的GTO和第二H桥功率单元中作为功率器件的IGBT的具有不同的特性，第一H桥功率单元的GTO具有低频高耐压的特性，第二H桥功率单元中的IGBT具有高频低耐压的特性，第一H桥功率单元和第二H桥功率单元中功率器件的特性互补，组成混合级联的电路结构，可较好地解决降低功率器件开关频率和提高同步补偿装置容量的矛盾，该种结构的同步补偿装置，级联的第一H桥功率单元和第二H桥功率单元的数量越多，最后输出电压的电平数越多，电平数越多，输出电压的总谐波畸变率越小，使最后输出的电压波形更容易接近正弦波，可输出大电压且谐波含量较少的电压波形。

并且，通过增加级联的第一H桥功率单元和第二H桥功率单元的数量，可等效的提高该同步补偿装置中功率器件的开关频率，减小功率器件的电压波动应力以降低功率器件的损耗。该同步补偿装置可应用于各种类型的供电系统中时，尤其适用于兆瓦级大功率的风电机组的供电系统中，以满足大功率的风电机组的应用要求。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的混合级联多电平静止同步补偿装置的电路图；

图2为本发明实施例所提供的风电机组供电系统的电路图；

图3为本发明实施例所提供的风电机组供电系统中旁路开关的电路图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种混合级联多电平静止同步补偿装置，该同步补偿装置包括第一H桥功率单元和第二H桥功率单元。

所述第一H桥功率单元包括两个并联的桥臂，其中，两桥臂并联后的两端与一第一电容并联，每个所述桥臂包括两个串联的门极可关断晶闸管，每个所述门极可关断晶闸管的阴极和阳极之间并联一第一二极管，引出两桥臂的中点作为输出端。