[发明专利]一种H桥串联型STATCOM直流侧供电系统

说明书

技术领域

本发明属于无功补偿技术领域，具体涉及一种H桥串联型STATCOM直流侧供电系统。

背景技术

随着H桥串联型STATCOM所接入的电网电压不断提高，H桥单元的低成本、高可靠性供电电源成为设计H桥串联型STATCOM的H桥单元的一个很大挑战。利用开关电源从H桥直流电容上直接获取能量可以降低开关电源的电压绝缘要求，从而降低取能电源的体积和成本。

现有H桥串联型STATCOM的H桥单元取能技术主要分为：低压交流取能和高压直流取能。低压交流取能技术采用高绝缘电压的变压器从低压侧向H桥单元高压侧输送能量，但是，高绝缘电压的变压器体积大、价格高，当要求的绝缘电压大于30kV时，体积和价格都超出常规工程可承受的范围；高压直流取能技术采用DC/DC开关电源从H桥直流电容中获取能量，但是，单个H桥供电的取能电源供电方式在H桥发生故障导致直流电压变化时，会影响取能电源的正常取能，因此，不易实现H桥单元的冗余运行；通过数量为N的多个DC/DC开关电源使N个H桥单元的直流电容向一个H桥单元供电，可实现H桥单元的N-1冗余运行，但是，多个DC/DC开关电源向单个H桥供电时需要考虑多个DC/DC开关电源之间的输入能量分配问题，若设计不当，会影响H桥单元的直流电容电压之间的一致性，进而影响输出电压和电流波形质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种H桥串联型STATCOM直流侧供电系统，解决了现有技术中存在的H桥串联型STATCOM的H桥单元取能影响输出电压和电流波形质量的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种H桥串联型STATCOM直流侧供电系统，包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串，每个Link模块串均包括依次连接的Link模块和电感Ls，3个电感与Link模块非连接的一端均连接在一起。

本发明的特点还在于，

Link模块的具体结构为：包括CMC模块，CMC模块由若干依次的HB模块组成，每个HB模块对应连接一个直流侧取能电源模块，每个直流侧取能电源模块还与HB模块旁的风扇连接，HB模块内部是由IGBT管A、IGBT管B、IGBT管C、IGBT管D连接组成，IGBT管A和IGBT管C的共集电极，IGBT管B和IGBT管D共发射极，IGBT管C的集电极和IGBT管D的发射极之间连接有直流侧电容C，IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极连接，IGBT管C的发射极和IGBT管D的集电极连接后同时连接至下一级HB模块的IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极之间。

HB模块的数量N、直流侧电容C的容值C，具体计算步骤如下:

步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM直流侧供电系统的系统线电压U_ad和负载最大无功功率Q_Lmax，确定H桥串联型STATCOM直流侧供电系统的额定电流I_S，额定电流I_S的选取依照公式为：

步骤2、根据步骤1得到的额定电流I_S，然后确定H桥串联型STATCOM直流侧供电系统中连接的电感L_S的电感值L_S，具体公式如下：

式(2)中，f为电网频率，f＝50Hz，

同时根据本系统中的确定的额定电流I_S的值选取IGBT管的型号，IGBT管型号满足以下条件：IGBT管的电流I_IGBT大于额定电流I_S，IGBT管的电压V_IGBT取值为1200V、1700V、3300V，表达式为：

I_IGBT＞I_s(3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300}(4)

步骤3、根据步骤2确定的IGBT管的型号，确定HB模块的数量N、直流侧电容C的容值C，具体公式如下：

直流侧取能电源模块的具体结构为：包括三级依次连接的固定占空比DC/DC模块，每级固定占空比DC/DC模块的正输出端均连接二极管D1后连接至结点B，每级固定占空比DC/DC模块的负输出端均连接至结点C，结点B和结点C连接至直流母线上，结点B和结点C之间的直流母线上还连接有电容C2，电容C2的两端连接至传统DC/DC模块。

直流侧取能电源模块的设计功率P_K的具体计算如下: