[发明专利]基于单级变换模块级联式变流器的新型静止无功补偿器

说明书

本发明基于单级变换模块级联式变流器的新型静止无功补偿器，包括由若干个模块单元级联组成的多种单相和三相主功率电路，以及若干条与主功率电路相并联的由电感和电容串联构成的支路。其优点在于：所提出的新型静止无功补偿器既具有SVG动态响应速度快，谐波含量少，装置功耗低，体积小，重量轻等一系列优点，也具有SVC控制简单，价格便宜的优点。该新型静止无功补偿器电路以能量单方向传输的可控整流器电路为基础构成，与可控整流器并联联接的若干条由电感与电容串联构成的支路，既可以提供超前的基波无功功率，又可以滤除低次谐波，通过控制可控整流器的输入电流，就可以实现为系统提供连续可调的无功功率，并抑制或消除电网电流谐波。

技术领域

本发明涉及电力系统静止无功补偿器的新型构造方法，属于电能质量控制技术中动态无功补偿控制技术领域。

背景技术

随着电力电子装置的应用日益广泛，以及电力系统非线性负载的大量接入，供电电能质量问题日显突出，因此近年来，以电力电子变流器为核心的电能质量控制技术引起越来越多的关注。对于电力系统中应用的谐波抑制装置和无功补偿装置的研究已经成为目前电气工程领域最受重视的研究领域之一，这些电能质量控制装置公认作用是，能够提高供电系统和负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。

根据连接方式不同，电力系统补偿方式可以分为并联补偿、串联补偿和串并联混合补偿三种，其中并联补偿由于接入和切除方便，在电力系统中得到最为广泛的应用。在并联补偿应用中目前最常用的能够对电力系统中的无功功率进行连续动态补偿的典型装置是静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)两种装置。其中静止无功补偿器(SVC)通常是由晶闸管控制电抗器(TCR)加固定电容器(FC)构成(电容器通常与电感相串联同时做低频谐波滤波器用)，其优点是：可实现连续补偿，可分相调节，运行可靠，控制简单，价格便宜；其主要缺点是本身会产生大量谐波，使用中必须附加滤波装置，另外电抗器体积庞大笨重。与静止无功补偿器(SVC)相比较，静止无功发生器(SVG)由全控型现代电力电子器件构成，采用现代电力电子技术，在实现连续动态无功补偿的同时，还可以对电网的谐波进行有效抑制，具有动态响应速度更快，电压闪变抑制能力更强，谐波含量少，装置功耗低，体积小，重量轻(不需要庞大笨重的电抗器)等一系列优点，其主要缺点是：价格昂贵，控制复杂。从上述可知，传统常用的能够对电力系统中的无功功率进行连续动态补偿的两种典型并联补偿装置各有其不足之处。

本发明的目的是提供一种兼有上述两种并联补偿装置优点的新型静止无功补偿器电路。该新型静止无功补偿器电路由能量单方向传输的可控整流器电路构成，对于单相和三相的并联补偿器电路，可以采用一种合适的控制策略，控制可控整流器输入电流以超前于或滞后于输入电源电压的相位运行，通过与电容器的配合，为系统提供连续可调的无功功率，同时对电网的谐波进行抑制。在该新型静止无功补偿器电路中，能量单方向传输的可控整流器与若干条电容与电感相串联的支路并联联接，电容与电感相串联的支路既可以提供超前的基波无功功率，又可以滤除低次谐波，通过控制能量单方向传输的可控整流器输入电流相对于电网电压的相位，就可以达到为系统提供连续可调的无功功率的目的。通过控制能量单方向传输的可控整流器产生与电网电流谐波相位相差180度的对应谐波电流，就可以达到抑制或消除电网电流谐波的目的。