CN101572489A - 一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源 - Google Patents

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宋强
陈远华
刘文辉
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Abstract

本发明涉及一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，属于电气自动化设备领域。包括第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器、第三单相隔离变压器和直流稳压电源。对于链式换流器的链节2到链节N－1链节中的任一个链节X，第二单相隔离变压器的输入端接到相邻的左边链节X－1的交流输出端，第一单相隔离变压器的输入端接到本链节的交流输出端，第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节X+1的交流输出端。本发明控制电源，其优点是，采用隔离变压器使本链节及相邻两个链节的交流输出隔离，为本链节提供控制电源，隔离变压器承受绝缘电压低，使隔离电路成本低。另外，采用多套交流电源并联供电的方式，使控制电源供电可靠性大幅度提高。

Description

一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源
技术领域
本发明涉及一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，属于电气自动化设备领域。
背景技术
链式静止同步补偿器(又称为链式STATCOM或链式SVG)是采用链式换流器(又称为H桥串联换流器)的静止同步补偿器，链式换流器由多个链节(又称为单相H桥换流器)交流输出串联而成，其优点是实现高压接入电网时可以省去连接变压器。
由于链式静止同步补偿器常用于输出较高交流电压的应用场合(3kV-35kV)，使得其中的链节的控制电源供电困难。如果从链式换流器外部供电，隔离变压器需解决高耐压和低局放问题，使得供电电源成本高。因此，需要寻找一种高可靠、低成本的控制电源供电方式。
发明内容
本发明的目的是提出一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，以克服现有技术之不足，解决常用的由换流链外部供电的链节控制电源所固有的隔离变压器绝缘耐压要求高及造价高等缺点。
本发明提出的链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，包括第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器、第三单相隔离变压器和直流稳压电源；设每相链式换流器从左到右由N个链节串联而成，最左端链节为链节1，最右端链节为链节N，对于链节2到链节N-1链节中的任一个链节X，所述的第二单相隔离变压器的输入端接到相邻的左边链节X-1的交流输出端，所述的第一单相隔离变压器的输入端接到本链节的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节X+1的交流输出端；对于链节1，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节2的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节3的交流输出端；对于链节N，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-1的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-2的交流输出端；所述的直流稳压电源具有三个单相交流输入端和一个直流输出端，所述的第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器和第三单相隔离变压器的交流输出端分别接到所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端。
上述控制电源中，所述的直流稳压电源包括三个单相整流桥和一个DC/DC稳压变换器，所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端分别接到所述的三个单相整流桥的交流输入端，所述的三个单相整流桥的直流正负输出端分别并联接到一起后接到所述的DC/DC稳压变换器的直流输入端，所述的DC/DC稳压变换器的直流输出端接到所述的直流稳压电源的直流输出端，作为本链节的控制电源。
本发明提出的链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，其优点是，采用本链节及相邻两个链节的交流输出经过隔离变压器隔离后，为本链节提供控制电源，隔离变压器承受绝缘电压低，使隔离电路成本低；每相换流链中任意两个链节故障被旁路后，整个换流链的其他链节仍可保证有控制电源，可实现两个链节的冗余运行。另外，采用多套交流电源并联供电的方式，使控制电源供电可靠性大幅度提高。
附图说明
图1为对链式换流器中链节1的控制电源的电路图。
图2为链式换流器中链节2至链节N-1的控制电源的电路图。
图3为链式换流器中链节N的控制电源的电路图。
图4为本发明控制电源中直流稳压电源的电路原理图。
具体实施方式
本发明提出的链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，包括第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器、第三单相隔离变压器和直流稳压电源；设每相链式换流器从左到右由N个链节串联而成，最左端链节为链节1，最右端链节为链节N，则对于链节2到链节N-1链节中的任一个链节X，所述的第二单相隔离变压器的输入端接到相邻的左边链节X-1的交流输出端，所述的第一单相隔离变压器的输入端接到本链节的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节X+1的交流输出端；对于链节1，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节2的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节3的交流输出端；对于链节N，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-1的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-2的交流输出端；所述的直流稳压电源具有三个单相交流输入端和一个直流输出端，所述的第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器和第三单相隔离变压器的交流输出端分别接到所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端。
上述控制电源中，所述的直流稳压电源包括三个单相整流桥和一个DC/DC稳压变换器，所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端分别接到所述的三个单相整流桥的交流输入端，所述的三个单相整流桥的直流正负输出端分别并联接到一起后接到所述的DC/DC稳压变换器的直流输入端，所述的DC/DC稳压变换器的直流输出端接到所述的直流稳压电源的直流输出端，作为本链节的控制电源。
以下结合附图详细介绍本发明的内容。
图1所示，表示了一相链式换流器中最左边的链节1的控制电源装置的构成框图。图1中，半导体开关器件SLA、SLB、SRA、SRB和电容CD构成各链节主电路(SLA、SLB、SRA、SRB包括各自的反并联二极管，以下同)，虚线框内为本发明中链节1的控制电源装置的构成框图。图1中，第二单相隔离变压器(即图中变压器2，以下同)从相邻的右边链节2的交流输出取得交流电源，第一单相隔离变压器(即图中变压器1，以下同)从本链节的交流输出取得交流电源，第三单相隔离变压器(即图中变压器3，以下同)从相邻的右边链节3的交流输出取得交流电源。三路交流电源都送到直流稳压电源，作为直流稳压电源的三路交流输入，直流稳压电源输出直流电压VC1+/VC1-作为链节1的控制电源。
图2所示，表示了一相链式换流器中链节2到链节N-1中任一个链节X的控制电源装置的构成框图。图2中，半导体开关器件SLA、SLB、SRA、SRB和电容CD构成各链节主电路(SLA、SLB、SRA、SRB包括各自的反并联二极管，以下同)，虚线框内为本发明中链节X的控制电源装置的构成框图。图中，第二单相隔离变压器从相邻的左边链节X-1的交流输出取得交流电源，第一单相隔离变压器从本链节的交流输出取得交流电源，第三单相隔离变压器从相邻的右边链节X+1的交流输出取得交流电源。三路交流电源都送到直流稳压电源，作为直流稳压电源的三路交流输入，直流稳压电源输出直流电压VCX+/VCX-作为链节X的控制电源。
图3所示，表示了一相链式换流器中最右边的链节N的控制电源装置的构成框图。图中，半导体开关器件SLA、SLB、SRA、SRB和电容CD构成各链节主电路(SLA、SLB、SRA、SRB包括各自的反并联二极管，以下同)，虚线框内为本发明中链节N的控制电源装置的构成框图。图中，第二单相隔离变压器从相邻的左边链节N-1的交流输出取得交流电源，第一单相隔离变压器从本链节的交流输出取得交流电源，第三单相隔离变压器从相邻的左边链节N-2的交流输出取得交流电源。三路交流电源都送到直流稳压电源，作为直流稳压电源的三路交流输入，直流稳压电源输出直流电压VCN+/VCN-作为链节N的控制电源。
图4为本发明控制电源中的直流稳压电源的电路原理图。三路交流输入分别经过三个单相整流桥(DR1-DR12构成)整流后，直流正负端分别并联连接到一起，送到DC/DC稳压变换器转换成稳压的直流，作为直流稳压电源的输出，为本链节的控制电路提供电源。
本发明要求链式静止同步补偿器采用自励启动方式启动，即链式静止同步补偿器通过缓充电电阻直接并入电网，当各链节直流电容充电到一定电压时，其交流输出两端的交流电压也达到一定的电压值(不管半导体开关器件是否开始工作还是其处于闭锁状态)，经过各隔离变压器便可以为直流稳压电源提供交流输入电源，从而为本链节提供控制电源。即使本链节故障导致其交流输出被旁路(短路)，本链节仍可以从相邻的链节取得控制电源。完全采用本发明的链节控制电源装置时，每相链式换流器可实现2个冗余链节(即每相任两个链节故障时可实现自动旁路，链式静止同步补偿器可继续运行)。也可使链节1到链节N-1中的任一个链节X只从相邻的右边链节X+1的交流输出取电及从本链节的交流输出取电，链节N只从相邻的左边链节N-1的交流输出取电及从本链节的交流输出取电，这时每相链式换流器可实现1个冗余链节(即每相任一个链节故障时可实现自动旁路，链式静止同步补偿器可继续运行)；也可使链节2到链节N中的任一个链节X只从相邻的左边链节X-1的交流输出取电及从本链节的交流输出取电，链节1只从相邻的右边链节2的交流输出取电及从本链节的交流输出取电，这时每相链式换流器可实现1个冗余链节(即每相任一个链节故障时可实现自动旁路，链式静止同步补偿器可继续运行)。
本发明也可应用于其他采用链式换流器的电力电子装置。
以上实施例只是本发明的一个具体的实施电路原理图，并不以此限定本发明的保护范围。任何基于本发明所作的等效变换电路，均属于本发明保护范围。

Claims (2)

1、一种链式静止同步补偿器中链式换流器的控制电源，其特征在于该控制电源包括第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器、第三单相隔离变压器和直流稳压电源；设每相链式换流器从左到右由N个链节串联而成，最左端链节为链节1，最右端链节为链节N，则对于链节2到链节N-1链节中的任一个链节X，所述的第二单相隔离变压器的输入端接到相邻的左边链节X-1的交流输出端，所述的第一单相隔离变压器的输入端接到本链节的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节X+1的交流输出端；对于链节1，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节2的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的右边链节3的交流输出端；对于链节N，所述的第一单相隔离变压器输入端接到本链节的交流输出端，所述的第二单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-1的交流输出端，所述的第三单相隔离变压器输入端接到相邻的左边链节N-2的交流输出端；所述的直流稳压电源具有三个单相交流输入端和一个直流输出端，所述的第一单相隔离变压器、第二单相隔离变压器和第三单相隔离变压器的交流输出端分别接到所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端。
2、如权利要求1所述的控制电源，其特征在于，其中所述的直流稳压电源包括三个单相整流桥和一个DC/DC稳压变换器，所述的直流稳压电源的三个单相交流输入端分别接到所述的三个单相整流桥的交流输入端，所述的三个单相整流桥的直流正负输出端分别并联接到一起后接到所述的DC/DC稳压变换器的直流输入端，所述的DC/DC稳压变换器的直流输出端接到所述的直流稳压电源的直流输出端，作为本链节的控制电源。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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