[发明专利]一种等效无功电池电路及其控制方法

说明书

一种等效无功电池电路及其控制方法，包括无功电池电路单元、等效元件、无功电池组结构三个部分。无功电池组结构，包括限流电感Xsubgt;L/subgt;、n×m个无功电池电路单元、单相交流电网，所述n×m个无功电池电路单元包含m列串联支路，每列含n个串联的无功电池电路单元，m列串联支路并联后，一端接Xsubgt;L/subgt;，另一端接单相交流电网的零线N，Xsubgt;L/subgt;的另一端接单相交流电网的火线L。本发明一种等效无功电池电路及其控制方法，它既能提升补偿器的耐压能力，也适用于大容量、高精度和快速响应的无功控制场合，能够广泛应用于单相交流系统和三相交流系统。

技术领域

本发明涉及无功补偿电路领域，具体是一种等效无功电池电路及其控制方法。

背景技术

无功补偿是控制电网无功功率平衡的主要方式，也是保障电网安全、稳定和可靠运行的关键。目前，应用最为广泛的无功补偿设备包括静态无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(STATCOM)，随着负荷对电网电能质量要求的提升，STATCOM以其快速、高精度的特征优势必将成为未来无功控制技术主流。STATCOM是伴随全控性电力电子器件的产生而发展起来的，其特征优势主要基于全可控半导体开关的高速开关特性，但由于其耐压和通流能力差，也很大程度上限制了STATCOM的应用范围。典型STATCOM采用三相单桥臂六管结构，当其应用于高压大容量场合时，开关耐压能力受到极大的挑战，因此，近年来出现了链式或多电平的电路结构，对提升设备的无功补偿能力起到的积极的作用。日本学者提出了一种新型的无功补偿电路——磁能再生开关，采用全桥型电路结构，采用较小的直流侧电容与同步控制法，实现的较宽范围内的连续无功功率补偿，且适用于单相和三相交流系统。

发明内容

基于当前无功补偿技术的发展，本发明提出了一种等效无功电池电路及其控制方法，它既能提升补偿器的耐压能力，也适用于大容量、高精度和快速响应的无功控制场合，能够广泛应用于单相交流系统和三相交流系统。

本发明采取的技术方案为：

一种无功电池电路单元，所述无功电池电路单元包括：4只全控型半导体开关T₁～T₄，4只电力二极管D₁～D₄，4只直流电容器C₁～C₄；4只全控型半导体开关T₁～T₄分别与4只电力二极管D₁～D₄反向并联，构成4组T_i-D_i半导体开关模块，i＝1,2,3,4；T₁-D₁与T₃-D₃串联构成串联支路，其连接点为端点A；T₂-D₂与T₄-D₄串联构成串联支路，其连接点为端点B；然后两串联支路并联，连接点分别为M和N；4只直流电容器C₁～C₄，先按C₁与C₃串联且C₂与C₄串联，连接点分别为P和Q，然后两支路并联，连接点为M和N，再将P和Q点直接相连。

一种无功电池电路单元，该电路等效为可调电容器C_V。

一种无功电池电路单元，该电路整体呈现为双环路菱形，外环菱形由4组半导体开关模块T_i-D_i，i＝1,2,3,4，通过串并联构成，内环菱形由4只直流电容器C₁～C₄串并联构成。

一种无功电池电路单元，4只全控型半导体开关T₁～T₄为MOSFET或IGBT。