[发明专利]一种静止同步补偿装置

说明书

本发明公开了一种静止同步补偿装置，包括多个多电平逆变器，所述多电平逆变器相互级联，所述多电平逆变器至少包括一个飞跨电容，所述飞跨电容的两端与两个桥臂单元并联，所述桥臂单元包括同向串联的第一开关和第二开关，所述飞跨电容的正极与所述桥臂单元的阴极连接，所述飞跨电容的负极与所述桥臂单元的阳极连接，其中，第一所述桥臂单元的中点为所述多电平逆变器的第一输出端，第二所述桥臂单元的中点为所述多电平逆变器的第二输出端。本发明的静止同步补偿装置能够实现了对称式飞跨电容型多电平逆变器的应用，具有易扩展的特点，且能够自然均压，具有高效的特点。

技术领域

本发明属于逆变技术领域，具体涉及一种一种静止同步补偿装置及其控制方法。

背景技术

多电平逆变器适合大功率应用场合。多电平逆变器输出电压稳定，效率高、电磁干扰小和较低的开关电压应力。逆变器输出电压的质量取决关于电压阶数。多电平逆变器的电平个数越多，其输出的电压波形越接近接近正弦波形，从而减小输出滤波电感的尺寸，并整体上减小电路的损耗。

基于上述优点，多电平逆变器被推广应用于电力并网系统，例如光伏(PV)并网系统和风力发电并网系统。同时在电力系统中，基于多电平逆变器的静止同步补偿装置(STATCOM)可以稳定电源电压、补偿系统有功功率和无功功率。

当多电平逆变器用于STATCOM应用时，在其直流侧使用直流电容，并且通常会使用多个直流电容串联的方式，但是由此引发均压的问题。飞跨电容型多电平逆变器拓扑利用电容钳位，具有自然电压平衡特性。一般来说，有两种电压均衡方法。第一种方法是开环控制，通过飞跨电容型多电平逆变器拓扑的电压平衡特性实现均压；第二种方法是通过反馈控制策略来实现均压。

因此，基于直流电源是否对称配置，多电平逆变器被分为两种类型：对称式多电平逆变器和非对称型多电平逆变器。非对称式多电平逆变器能够使用更少数量的开关器件实现，因而被广泛的研究，然而，这种拓扑结构的缺点是：若增加逆变器输出电压的电平个数，需要调整直流电容的电压值，需要复杂的平衡反馈控制。对称式多电平逆变器具有易扩展的特性，适用于大功率应用。

发明内容

本发明正是思及于此，提供一种对称式飞跨电容型多电平逆变器，将其应用于静止同步补偿装置，基于该多电平逆变器的静止同步补偿装置具有电容利用率相等，启动过程中实现了自平衡等优点。

一种静止同步补偿装置，包括多个多电平逆变器，所述多电平逆变器相互级联，所述多电平逆变器至少包括一个飞跨电容，所述飞跨电容的两端与两个桥臂单元并联，所述桥臂单元包括同向串联的第一开关和第二开关，所述飞跨电容的正极与所述桥臂单元的阴极连接，所述飞跨电容的负极与所述桥臂单元的阳极连接，其中，第一所述桥臂单元的中点为所述多电平逆变器的第一输出端，第二所述桥臂单元的中点为所述多电平逆变器的第二输出端。

本发明一优选的实施例中，所述多电平逆变器包括两个飞跨电容，其中第二所述飞跨电容连接于第二所述桥臂中点，第二所述飞跨电容与第一所述飞跨电容同向串联，第二所述飞跨电容的两端并联第三所述桥臂单元，第二所述飞跨电容的正极与第三所述桥臂单元的阴极连接，第二所述飞跨电容的负极与第三所述桥臂单元的阳极连接，第三所述桥臂单元的中点为所述多电平逆变器的第二输出端。

本发明一优选的实施例中，所述多电平逆变器通过第一输出端和第二输出端相互串联。

本发明一优选的实施例中，所述多电平逆变器级联后经过一电感与电网并联，为电网提供有功功率或无功功率。

本发明一优选的实施例中，所述桥臂单元包括同向串联的第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关分别包括并联的体二极管，所述第一开关的体二极管的阴极与所述第二开关的体二极管的阳极连接，所第一开关的体二极管的阳极为所述桥臂单元的阳极，所述第二开关的体二极管的阴极为所述桥臂单元的阴极。