[发明专利]基于模块化多电平换流器的无功补偿装置及无功补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于模块化多电平换流器的无功补偿装置及无功补偿方法。属于电网谐波 治理领域。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，非线性负载日益增加，引起电网电压波动，产生大量 的无功和谐波，为了使电力系统高效、绿色、稳定的运行，无功补偿及谐波抑制技术的提 出为电网治理提供了一种有效的手段，考虑到耐压等级、开关频率以及稳定性等因素，高 电压、大容量的模块化静止无功补偿器应运而生。

常见的多电平拓扑结构主要有：二极管钳位型、飞跨电容型、及H桥级联型以及模块 化多电平换流器。随着电平数的增加，二极管钳位型和飞跨电容型结构所需的开关器件和 钳位电容数量大大增加，给实际推广应用带来很大困难；而H桥级联结构不能对配电网系 统的无功功率、谐波以及不平衡状况进行综合治理。

发明内容

本发明是为了解决现有的用于电网的补偿装置缺少对电网系统的无功功率、谐波以及 电压的不平衡进行补偿的装置，导致电网系统可靠性差的问题。现提供基于模块化多电平 换流器的无功补偿装置及无功补偿方法。

基于模块化多电平换流器的无功补偿装置，它包括检测单元、DSP控制器、驱动单元 和MMC换流器，

DSP控制器采用型号为TMS320F2812的芯片实现，

检测单元包括三个电流检测电路和电压检测电路，

三个电流检测电路，用于采集阻感负载上的三相负载电流信号i_a、i_b和i_c，

电压检测电路，用于采集MMC换流器直流侧的电压信号，

DSP控制器，用于接收三相负载电流信号i_a、i_b和i_c，进行Clarke变换和Park变换， 得到旋转坐标系下负载电流的d和q分量i_d和i_q，将d轴分量i_d进行经Park反变换和Clarke 反变换后与i_a、i_b和i_c作差，获得无功电流i_q，同时，接收电压信号利用电压排序法将电压 大小进行排序，维持直流电压稳定，根据电压大小的排序和无功电流i_q，获得调制波和载 波，通过调制波和载波生成两路PWM信号，

驱动单元，用于接收两路PWM信号进行隔离放大后驱动MMC换流器，

MMC换流器，用于接收驱动信号，控制SM模块中IGBT的通断，输出补偿电流i_fa、 i_fb和i_fc补偿三相交流电源中的无功和谐波。

基于模块化多电平换流器的无功补偿方法，它包括以下步骤：

用于采集阻感负载上的三相负载电流信号i_a、i_b和i_c的步骤；

用于采集MMC换流器直流侧的电压信号的步骤；

用于接收三相负载电流信号i_a、i_b和i_c，进行Clarke变换和Park变换，得到旋转坐标 系下负载电流的d和q分量i_d和i_q，将d轴分量i_d进行经Park反变换和Clarke反变换后与 i_a、i_b和i_c作差，获得无功电流i_q，同时，接收电压信号利用电压排序法将电压大小进行排 序，维持直流电压稳定，根据电压大小的排序和无功电流i_q，获得调制波和载波，通过调 制波和载波生成两路PWM信号的步骤；

用于接收两路PWM信号进行隔离放大后驱动MMC换流器的步骤；

用于接收驱动信号，控制SM模块中IGBT的通断，输出补偿电流i_fa、i_fb和i_fc补偿三 相交流电源中的无功和谐波的步骤。