[发明专利]基于公共母线能量交换的H桥级联式拓扑结构的SSSC装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域的静止同步补偿器，具体涉及一种基于公共母线能量交换的H桥级联式拓扑结构的SSSC装置。

背景技术

静止同步串联补偿器SSSC主要由变流器、直流电容、控制器和耦合变压器组成，经过耦合变压器串联在输电线路上。基本原理是向线路注入一个与其电流相位相差90°的正弦可控电压，并且可以灵活改变幅值和相位，小部分注入电压与线路电流用以补偿逆变器的损耗，大部分注入电压在串联线路中起到容性或感性阻抗的作用，等效为可快速调节的等效阻抗，从而实现对系统控制，有着良好的运行和动态性能。

SSSC的拓扑结构多种多样，现有技术的级联式SSSC拓扑结构如图3所示，包括传统的三相桥结构、多重化结构、H桥级联式结构等。三相桥结构适合于容量较小的装置，不适用于大容量高压条件下应用；多重化结构采用多重化变压器，该方案存在变压器体积大、造价高、运行损耗大等问题。H桥级联式结构适合于高压大容量SSSC，但由于触发信号的延时和每个H桥损耗不同，SSSC的换流链会出现直流电压不平衡，控制较为复杂，在出现控制误差时会对交流侧输出造成影响。

发明内容

针对避免H桥链节直流电容不平衡的问题，本发明的目的是提供一种基于公共母线能量交换的H桥级联式拓扑结构的SSSC装置，该装置可以有效的避免直流电压不均衡，使SSSC在各种工况下均能正常启动，提高了在电网故障情况下的装置运行稳定性，同时方便为链节单元供电。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于公共母线能量交换的H桥级联式拓扑结构的SSSC装置，所述SSSC为静止同步补偿器，采用H桥级联式结构，其改进之处在于，所述装置与H桥链节单元控制器连接，所述装置包括N个级联的H桥链节单元和公共母线，所述N个H桥链节单元均与公共母线连接。

进一步地，当公共母线为公共交流母线时，所述H桥链节单元包括H桥链节和隔离变压器，在所述H桥链节的直流电容器侧并联有整流器，所述整流器通过隔离变压器与公共交流母线连接；所述直流电容器通过整流器充电启动，并用于维持H桥链节单元的直流电容电压平衡。

进一步地，所述H桥链节包括四个桥臂，所述四个桥臂均由IGBT模块组成，所述IGBT模块由IGBT器件以及与其反并联的二极管组成。

进一步地，当公共母线为公共直流母线时，所述H桥链节单元包括H桥链节和DC/DC变流器，所述H桥链节的直流电容器通过DC/DC变流器与公共直流母线连接；所述直流电容器通过DC/DC变流器充电启动，并用于维持H桥链节单元的直流电容电压平衡。

进一步地，所述H桥链节包括四个桥臂，所述四个桥臂均由IGBT模块组成，所述IGBT模块由IGBT器件以及与其反并联的二极管组成。

进一步地，所述装置为H桥链节单元供电，并采用公共母线能量交换控制直流电容电压。

进一步地，静止同步串联补偿器SSSC装置作为无功电压源接入串联有电抗器的输电线路上，其注入电压与线路电流相角差90°；

当进行容性补偿时，注入电压滞后线路电流90°，与线路阻抗上的电压降方向相反，使得线路电流的幅值增加，在不改变功角差的情况下，使线路输送功率增加；

当进行感性补偿时，注入电压超前线路电流90°，与线路阻抗上的电压降方向相同，使线路电流的幅值减小，进而减小输送功率。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

（1）本发明提供的装置解决H桥链节直流电容不平衡的问题，可以有效的避免直流电压不均衡，使SSSC在各种工况下均能正常启动，提高了在电网故障情况下的装置运行稳定性，同时方便为链节单元控制器供电，直流电压均衡，使得H桥输出交流电压稳定。

（2）SSSC的他励启动方式可以在电网电压较低时顺利启动；

（3）通过公共（交流及直流）母线整流器供电的方式提高了SSSC电网故障情况下的装置运行稳定性；

（4）通过公共（交流及直流）母线整流器供电的方式方便链节单元控制器的取能，不需要其他的外界电源，方便取能。

附图说明

图1是本发明提供的SSSC接入系统示意图；

图2（a）是本发明提供的SSSC无补偿的向量图；

图2（b）是本发明提供的SSSC容性补偿的向量图；

图2（c）是本发明提供的SSSC感性补偿的向量图；

图3是现有技术的级联式SSSC拓扑结构；