[发明专利]一种基于STATCOM的电能质量补偿系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种基于STATCOM的电能质量补偿系统，该系统为三相补偿系统，每一相包括电压型H桥逆变器、滤波电感L_f、电容C₁、串联谐振注入电路、变压器T；所述电压型H桥逆变器交流侧通过滤波电感L_f连接变压器T的二次绕组；所述变压器T的一次绕组的一端与电容C₁串联后接入电网，另一端接地；所述串联谐振注入电路的一端串联电容C₁后与电网并联，另一端接地。本发明解决了现有系统在谐波补偿、无功补偿时，逆变器直流侧电容电压和功率损耗较高，投资成本较高等问题。

技术领域

本发明属于电能质量补偿技术领域，涉及一种基于STATCOM的电能质量补偿系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着电力系统的快速发展，电动机、电弧炉、变频器等非线性负荷急剧增多，配电网系统面临的无功、谐波污染等电能质量问题日益严峻。配电网中谐波、无功功率的大量传输，不仅会加重线路损耗、降低系统功率因数，而且会降低电网供电质量，甚至威胁到电网的经济安全稳定运行。因此，在电网中装设谐波和无功补偿装置对于减少电网损耗，提高电网运行的经济性与供电质量具有重要意义。

目前，国内外采用的滤波装置主要包括有源电力滤波器(active power filter，APF)和无源电力滤波器两种。无源滤波器可以滤除高压电网的单次谐波，但易引发系统谐振，单独使用且难以满足电网谐波治理要求。APF虽然能够克服无源滤波器的缺陷，但难以独立在大功率高压电网上运行。针对无功补偿装置，相关研究人员提出并应用了多种类型的无功功率补偿器。其中，固定电容器(fixed capacitor，FC)与晶闸管控制投切电容器(thyristor switched capacitor，TSC)是配电网容性补偿的最常见方法。然而，该装置无法实现无功的连续补偿，一般会出现过补偿或欠补偿。为了弥补TSC无法实现连续补偿的缺陷，进而一种具备连续调节、谐波少与响应迅速等优势的并联型无功功率补偿器—静止同步补偿器(static synchronous compensator，STATCOM)被提出来，但是此装置由于受到电力电子器件与成本的约束，大容量STATCOM的应用受到限制。为兼顾补偿性能与成本，一些由无源器件与有源模块(电压源逆变器)串联或并联构成的混合补偿装置被提出。其中，由多组TSC模块与STATCOM并联构成的TSC-STATCOM混合型动态无功补偿器，该装置可实现大容量无功的连续调节，但是无法降低STATCOM逆变器接入点电压，开关器件承受的电压应力仍然较高。随着现代负载与配电环境的发展与变化，无功补偿及有源滤波谐波电路可有机组合，最大限度地利用各自的优点大幅提高应用效率，不仅可补偿无功，还可以同时治理谐波。其中，TSC+APF综合补偿器被提出，但该装置仍存在逆变器接入点电压较高、功率器件承受的电压应力较高等问题。

面对配电网中谐波及无功补偿问题，虽然串联型与并联型混合装置在一定程度上能够降低有源模块的容量，但仍然存在补偿成本高与接入点电压较高等问题，因此亟需一种兼具补偿性能与成本的补偿方案。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种基于STATCOM的电能质量补偿系统及控制方法，解决了现有的系统在谐波补偿、无功功率补偿时，逆变器直流侧电容电压和功率损耗较高，投资成本较高等问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于STATCOM的电能质量补偿系统，为三相补偿系统，其中，每一相包括：

电压型H桥逆变器，所述电压型H桥逆变器交流侧通过滤波电感L_f连接变压器T的二次绕组；

串联谐振注入电路，所述串联谐振注入电路的一端串联电容C₁后与三相交流电网并联，另一端接地；

其中，所述三相交流电网由交流电压源U_S和负载组成；所述变压器T的一次绕组的一端与电容C₁串联后接入三相交流电网，另一端接地。