[发明专利]基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置

权利要求书

1.一种基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其组成包括：主电路、检测电路、控制电路和驱动电路，其特征是：所述的主电路包括连接电网的电感，所述的电感与飞跨电容式模块化多电平级联逆变器连接，所述的飞跨电容式模块化多电平级联逆变器与直流电压采样电路连接，所述的电感与逆变器交流电流采样电路连接，DSP芯片分别与所述的直流电压采样电路、所述的逆变器交流电流采样电路、电网电压检测电路、电网负载交流电流采样电路、FPGA芯片连接，所述的FPGA芯片与驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其特征是：所述的主电路拓扑结构是飞跨电容式级联拓扑结构，每一相包括三个模块，每个模块包括并联的两个H桥结构；

所述的模块包括8个功率开关管、两个飞跨电容和一个直流电容，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，功率开关管的发射极与功率开关管的集电极连接在一起，飞跨电容的正极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，负极与功率开关管、功率开关管之间的连接点相连，形成H桥结构连接方式；、、、、以同样的连接方式形成另一个H桥结构，两个H桥结构通过直流电容并联在一起，即的集电极和的集电极相连后与直流电容正极连接，的发射极和发射极相连后与直流电容负极连接，、之间的连接点与、之间的连接点作为与其他模块或耦合点相连的引出点；

每相由3个所述的模块级联而成，三相采用星形连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置，其特征是：每个模块的直流电压值为 飞跨电容的电压值是直流电压的一半为， 每个模块共有16个有效开关状态，合成5个电压电平，即0、±0.5、±，三相中共使用了九个基本模块级联，每相三个模块级联，每相电压13个电压电平输出：0，±0.5，±，±1.5，±2，±2.5，±3。

4.一种权利要求1-3之一所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：将零序电压加入参考电压，实现不平衡负载的补偿，遵循如下原理：注入零序电压后的有功功率之和未注入零序电压时的有功功率之和应该和平均参考功率平衡，通过计算流过逆变器每个桥臂的有功功率可以导出零序电压，将零序电压加到参考电压使逆变器产生补偿电流；有功功率的计算是由三相平均电压和每相平均电压比较后经过PI控制器作为有功功率。

5.根据权利要求4所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：通过直接控制电网侧电流来实现电流闭环控制，电网侧电流参考量的相位通过对A相电网电压锁相得到，幅值是由两个分量合成：负载侧电流的基波分量和直流电压反馈分量；幅值和相位相乘得到电网侧电流的参考量，其中负载侧电流的基波分量是通过将计算得到的负载瞬时功率经过低通滤波器处理得到，并将该分量作为参考量的主要部分，直流电压反馈分量是用给定电压和3减去3个模块的反馈电压值，再经过PI调节器得到，给定的电网侧电流和反馈的电网侧电流相减作为参考电压的一部分，实现电网侧电流闭环控制。

6.根据权利要求4或5所述的基于不平衡负载的飞跨电容式模块化多电平无功补偿装置的无功补偿方法，其特征是：参考电压是由两部分合成：一是由电流闭环控制产生，二是由直流侧电压控制产生，将每相3个模块直流电压的和与每个模块分别相减，误差经过PI调节器后再与该相的补偿电流极性相乘作为参考电压分量，同时可以保证每相每个模块的直流电压平衡。