[发明专利]一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种灵活交流输电领域的线间潮流控制器，具体涉及一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器。

背景技术

线间潮流控制器(IPFC)是应用电力电子技术的最新发展成果以及现代控制技术实现对交流多线输电系统的参数以及网络结构的灵活快速控制。它的特点就是它的柔性能适应复杂系统进行一系列补偿和潮流控制的要求。它可以完成单个线路独立的综合补偿，还可以在多个线路之间进行有功传输。

IPFC装置可以看作是一台静止同步补偿器(STATCOM)装置与一台静止同步串联补偿器(SSSC)装置在直流侧并联构成，它可以同时并快速、独立控制不同线路中的有功功率和无功功率，从而使得IPFC拥有STATCOM、SSSC装置都不具备的四象限运行功能。

IPFC装置主电路拓扑采用两个电压源换流器(VSC)直流侧并联的方式，其中一台变流器交流侧直接或通过变压器与系统中一条线路并联，另一台变流器交流侧通过变压器与系统中另一条线路串联。每个电压源换流器通常采用两电平或三电平三相电压源换流器结构。

大容量IPFC中，电压源换流器通常采用可关断电力电子器件(典型器件如绝缘栅双极型晶体管IGBT)串联的方式提高装置的耐压能力。可关断器件IGBT串联的技术难点主要表现在：受技术垄断的影响，具有自身限制短路电流特性的IGBT器件难以采购，IGBT串联均压的控制技术在理论上研究的不够深入。为降低装置输出谐波，需要采用较高的开关频率，因而装置运行损耗较大，这些限制了大容量IPFC的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器，该线间潮流控制器规避了器件串联的技术难点，具有如下特点：便于分相控制和模块化设计；通过冗余技术可旁路故障单元，提高装置运行可靠性；且器件开关频率低，装置运行损耗小。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器，其改进之处在于，所述线间潮流控制器包括静止同步补偿器1和静止同步串联补偿器2；

所述静止同步补偿器1包括换流器7和并联变压器8；

所述静止同步串联补偿器2包括换流器9和串联变压器10；

所述换流器7通过并联变压器8并联接入输电线路I中；所述换流器9通过串联变压器10串联接入输电线路II中；

所述统一潮流控制器包括旁路开关4；所述旁路开关4与所述串联变压器10并联。

其中，在所述静止同步补偿器1和所述静止同步串联补偿器2之间设置支撑电容3；所述支撑电容3分别与所述静止同步补偿器1和所述静止同步串联补偿器2并联。

其中，所述静止同步补偿器1包括启动电路5；所述启动电路5与所述并联变压器8的副边连接，所述并联变压器8的原边与输电线路I并联。

其中，所述启动电路5包括并联的电阻和开关。

其中，所述静止同步串联补偿器2包括启动电路6；所述启动电路6一端与所述换流器9连接；所述启动电路6另一端与所述串联变压器10连接。

其中，所述启动电路6包括并联的电阻和开关。

其中，所述串联变压器10连接负载串联接入输电线路II中。

其中，所述换流器7由三相六个桥臂构成，每个桥臂包括一个电抗器和N个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述启动电路5连接；另一端与另两个桥臂的级联的子模块一端连接，形成所述换流器7的正负极母线；或

所述换流器7由三相六个桥臂构成，每个桥臂包括一个电抗器和N个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端与所述启动电路5连接，另一端串联电抗器后与另两个桥臂的电抗器连接，形成所述换流器7正负极母线。

其中，所述换流器9由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和M个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述串联变压器10连接；另一端与另两个桥臂的级联的子模块一端连接，形成所述换流器9正负极母线，与所述换流器7的正负极母线连接；或

所述换流器9由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和M个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端与所述串联变压器10连接；另一端串联电抗器后与另两个桥臂的电抗器连接，形成所述换流器9正负极母线，与所述换流器7的正负极母线连接。

其中，所述子模块由半桥结构与直流电容并联构成，所述半桥结构包括两个串联的IGBT模块，每个IGBT模块包括反并联的IGBT和二极管；