[发明专利]一种基于三矢量调制的矩阵变换器无功补偿方法

说明书

本发明公开了一种矩阵变换器并联电网用于无功补偿的实现。特别涉及一种基于三矢量调制策略的矩阵变换器无功补偿方法。包括矩阵变换器无功补偿电路、检测电路、电网电路、负载电路、电源电路和控制部分，矩阵变换器的输入可以连接到电网，输出可以连接到永磁同步电机(PMSM)。通过控制输入功率因数角，可以控制流入电网的无功功率。使用直接矩阵变换器拓扑模型，控制策略将矩阵变换器视为具有间接拓扑，因此将其分为电压源逆变器(VSI)部分和电流源整流(CSR)部分，输入电流和输出电压可分别控制。采用简单的等效电路对永磁同步电动机进行建模。本发明可根据电网需要快速、高效的向电网提供或吸收无功功率。

技术领域

本发明涉及一种使用矩阵变换器控制同步电机对电网进行无功补偿的方法，特别涉及一种基于三矢量调制策略的矩阵变换器无功补偿方法。

背景技术

随着工业的快速发展，近些年电网承受着很大的压力:负荷和发电量都是年复一年地增长。由于经济和环境原因，电网的扩展是有限的。因此，利用MCRC(无功补偿)变得非常重要，可以将电网的电力传输能力发挥到极致。

无功补偿可通过电力线传输提供更多的有功功率并进行电压控制。FACTS(柔性交流传输设备)控制器可用于执行快速无功补偿。其中分为几种类型，主要分为变量阻抗类型FACTS，例如SVC(静态同步补偿器)以及基于VSC的类型FACTS，例如STATCOM(静态同步补偿器)。基于VSC的控制器在以下几个方面优于可变阻抗型控制器方法。如果我们将SVC与STATCOM进行比较，、后者传输利用率更少。说明应使用更少的无源组件。在STATCOM中，电容器位于直流侧，因此可以被极化。一个电解电容器就足够了。而在SVC中，电容器需要处理交流电压将更大且更昂贵。

目前国内暂时没有使用矩阵变换器作为无功补偿装置，遵循这种替代无源元件的趋势，矩阵转换器可能是下一个产品，为进一步减小尺寸和重量并延长了FACTS设备的使用寿命。矩阵转换器作为FACTS设备将并联连接到电网输入端连接网络。矩阵变换器的功能用于无功补偿的是输入的功率可以直接由输入功率因数角控制。输出连接到PMSM用于能量缓冲。PMSM作为矩阵转换器的控制对象，体积小，是一个快速且高效的功率补偿装置。

发明内容

为了解决电网无功功率缺失的技术问题，本发明提供一种更快速高效的基于三矢量调制策略的矩阵变换器无功补偿的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

采用同步电机进行无功补偿及能量缓冲，研究了PM的两种不同操作模式：有负载或无负载。清楚地区分这两种情况，负载时，永磁电机将吸收或产生有功功率，除提供或吸收无功功率外，还可以充当能量缓冲器。当PM未加负载时，没有有功功率流过矩阵转换器，而MCRC系统是纯无功功率补偿设备。在转子轴上也就没有惯性了。

无功补偿设备使用矩阵变换器，分析矩阵转换器的无功补偿能力。简短的介绍了PM的控制，矩阵转换器由常规的间接空间矢量调制控制，并且有迹象表明，这种调制导致可传递给输入的无功功率量受到限制。研究使用传统的间接空间矢量技术调制矩阵转换器时输入端可传递的无功功率范围：两种情况：有负载的永磁电机和无负载运行的电机。可以看出，在无负载情况下，无功功率无法在矩阵转换器的输入端传输。将对此严重限制的原因进行详细说明。这意味着矩阵转换器在通过间接空间矢量调制进行调制时不能用于纯无功补偿，而只能用于有负载的永磁电机和通过矩阵转换器进行有功功率传输的情况。

采用三矢量调制策略控制矩阵变换器获得更多的无功功率，实际上，可以修改常规的间接空间矢量调制，以便在矩阵转换器的输入侧实现无功功率传输，而没有通过转换器的有功功率传输。开发了一种称为三向量方案的调制技术。还将介绍三矢量方案的无功补偿范围。

由输入功率因数角直接控制输入功率。

附图说明

图1是本发明的矩阵变换器无功补偿拓扑图；