CN104993496A - 一种h桥串联型statcom的功率单元交流侧供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串，每个Link模块串均包括依次连接的link模块和电感Ls，3个电感Ls与Link模块非连接的一端均连接在一起，本发明还公开了H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的相关参数计算步骤，本发明解决了现有技术中存在的H桥串联型STATCOM的功率单元取能影响输出电压和电流波形质量的问题。

Description

一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统

技术领域

本发明属于无功补偿技术领域，具体涉及一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统。

背景技术

随着H桥串联型STATCOM所接入的电网电压不断提高，H桥单元的低成本、高可靠性供电电源成为设计H桥串联型STATCOM的H桥单元的一个很大挑战。利用交流输入的取能电源从H桥交流侧通过开关电源第一级隔离变压器和第二级二极管整流电路直接获取能量可以降低对取能电源中隔离变压器电压绝缘的要求，从而降低取能电源的体积和成本。

现有H桥串联型STATCOM的H桥单元交流侧取能技术分为低压交流取能和高压交流取能。低压交流取能采用高绝缘电压的变压器从低压侧向H桥单元高压侧输送能量，但是，高绝缘电压的变压器体积大、价格高，当要求的绝缘电压大于30kV时，体积和价格都超出常规工程可承受的范围；高压交流取能采用AC/DC开关电源通过内部隔离变压器从H桥交流侧获取能量，但是，单个H桥供电的取能电源供电方式在H桥发生故障导致交流输出电压变化时，会影响取能电源的正常取能，因此，不易实现H桥单元的冗余运行；通过数量为N的多个AC/DC开关电源通过内部隔离变压器使N个H桥单元通过交流侧向一个H桥单元供电，可实现H桥单元的N-1冗余运行，但是，多个AC/DC开关电源向单个H桥供电时需要考虑多个AC/DC开关电源之间的输入能量分配问题，若设计不当，会影响H桥单元的直流电容电压之间的一致性，进而影响输出电压和电流波形质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，解决了现有技术中存在的H桥串联型STATCOM的功率单元取能影响输出电压和电流波形质量的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串，每个Link模块串均包括依次连接的link模块和电感Ls，3个电感Ls与Link模块非连接的一端均连接在一起。

本发明的特点还在于，

Link模块的具体结构为：包括CMC模块，CMC模块由若干依次连接的HB模块组成，每个HB模块对应连接一个交流侧取能电源模块，每个交流侧取能电源模块还与HB模块旁的风扇(9)接，HB模块内部是由相同的4个IGBT管A、IGBT管B、IGBT管C、IGBT管D连接组成，IGBT管A和IGBT管C的共集电极，IGBT管B和IGBT管D共发射极，IGBT管A的集电极和IGBT管B的发射极之间连接有直流侧电容C，IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极连接，IGBT管C的发射极和IGBT管D的集电极连接后同时连接至下一级HB模块的IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极之间，IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极连接线上设有结点E，IGBT管C的发射极和IGBT管D的集电极连接线上设有结点F。

HB模块的数量N、直流侧电容的容值C的具体计算步骤如下：

步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的系统线电压U_ab和负载最大无功功率Q_Lmax，确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的额定电流I_S，额定电流I_S的选取依照公式为：

$I_s=\frac{Q_{L\max }/3}{U_{ab}/\sqrt{3}}---\left(1\right)$

步骤2、根据步骤1得到的额定电流I_S，然后确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中连接的电感L_S的电感值L_S，具体公式如下：

$L_s=\frac{U_{ab}/\sqrt{3}}{I_s}*\frac{0.1}{2\mathrm{\π}f}---\left(2\right)$

式(2)中，f为电网频率，f＝50Hz，

同时根据本系统中的确定的额定电流I_S的值选取IGBT管的型号及IGBT管并联的数量，在本系统中，n_IGBT＝2，IGBT管型号满足以下条件：IGBT管的电流I_IGBT大于额定电流I_S，IGBT管的电压V_IGBT取值为1200V、1700V、3300V，表达式为：

n_IGBTI_IGBT＞I_s  (3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300}  (4)

步骤3、根据步骤2确定的IGBT管的型号，确定HB模块的数量N、直流侧电容C的容值C，具体公式如下：

$N=\mathrm{int}(\frac{\sqrt{2}{U}_{ab}/\sqrt{3}}{V_{IGBT}}*2.35)+1---\left(5\right)$

$C=\frac{{\mathrm{NI}}_s}{U_{ab}/\sqrt{3}}*\frac{1}{2\mathrm{\π}f}*\frac{1}{0.1}---\left(6\right)$

交流侧取能电源模块的具体结构为：包括三级依次连接的二极管整流桥AC/DC开关电源，每级二极管整流桥AC/DC开关电源的正负输入端之间均连接有变压器T，每级二极管整流桥AC/DC开关电源的正输出端均连接至结点B，每级二极管整流桥AC/DC开关电源的负输出端均连接至结点C，结点B和结点C连接至微直流母线上，结点B和结点C之间的微直流母线上还连接有电容C2，电容C2的两端连接至DC/DC开关电源，每个交流侧取能电源模块内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源的输入端连接的变压器T与所在的交流侧取能电源模块对应连接的HB模块7的结点E、结点F连接，同时，每个交流侧取能电源模块内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源输入端连接的变压器T还与下一级交流侧取能电源模块内的第一级二极管整流桥AC/DC开关电源输入端连接的变压器T连接，每个交流侧取能电源模块内的第三级二极管整流桥AC/DC开关电源输入端连接的变压器T还与下一级交流侧取能电源模块对应连接的HB模块的结点E、结点F连接。

交流侧取能电源模块的设计功率P_K计算步骤如下：

步骤a、根据步骤2中确定的IGBT管型号，确定IGBT管的参数：E_on，E_off，E_d，V_ce，f_sw，I_nom，V_f和工作状态d，然后依据确定的IGBT管的参数和工作状态d计算IGBT管总损耗P_IGBT和HB模块的损耗p_h，具体如下：

IGBT管的开关损耗为：

P_sw＝f_sw×(E_on+E_off)×I_s/I_nom  (7)

IGBT管的导通损耗为：

P_conG＝V_ce×I_s×d  (8)

IGBT管内部反并联二极管的开关损耗为：

P_d＝f_sw×E_d×I_s/I_nom  (9)

IGBT管内部反并联二极管的导通损耗为：

P_cond＝V_f×I_s×(1-d)  (10)

IGBT管的总损耗P_IGBT为：

P_IGBT=P_sw+P_conG+P_d+P_cond  (11)

HB模块的混合损耗为：

P_h＝2×n_IGBT×(P_sw+P_d)  (12)

HB模块的总损耗为：

P_H＝2×n_IGBT×P_IGBT  (13)

步骤b、根据HB模块的总损耗P_H和所述风扇的能效比计算HB模块旁的风扇的实际功耗P_F，具体如下：

$P_r=P_H/\∂---\left(14\right)$

步骤c、根据HB模块的总损耗P_H和风扇的实际功耗P_F，以及系统中其它损耗P_other，计算交流侧取能电源模块的设计功率P_K，具体如下：

P_K＝P_F+P_other  (15)

步骤d、根据交流侧取能电源模块的设计功率P_K和HB模块的混合损耗P_h，判断交流侧取能电源模块的电压调整能力是否满足要求，具体如下：

如果P_K>＝P_h,则说明交流侧取能电源模块满足电压调整的要求，P_K保持不变；

如果P_K<P_h,则说明交流侧取能电源模块不能满足电压调整的要求，此时令P_K＝P_h，使交流侧取能电源模块满足电压调整的要求。

步骤a中IGBT管的工作状态d＝0.8。

步骤b中风扇的能效比

步骤c中系统的其它损耗P_other＝20W～100W。

二极管整流桥AC/DC开关电源的具体结构为：包括依次同向连接的二极管D1、二极管D2，二极管D1、二极管D2的连接结点与变压器T的正输出端连接，变压器T的负输出端与通向连接的二极管D3、二极管D4的连接结点连接，二极管D1、二极管D3的正向输出端连接后连接至结点A，二极管D2、二极管D4的正向输入端连接后连接至结点D，结点A和结点D之间连接有电容C3，电容C3的正电压端与结点B连接，电容C3的负电压端与结点C连接。

交流侧取能电源模块的内部参数具体如下：

二极管整流桥AC/DC开关电源输入端连接的变压器的输出电压峰值U1_dc＝200V、功率P1_dc＝P_K、变压器变比

二极管整流桥的电压U_D＝250V、电流中间直流母线电容C2的电压U_C2＝U1_dc、容量C_C2＝1100uF，

DC/DC开关电源输入端连接的变压器T的输出电压U2_dc＝15V、功率P2_dc＝P_K、变压器变比

本发明的有益效果是，一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，利用带有内部隔离变压器和二极管整流电路的二极管整流桥AC/DC开关电源，使二极管整流桥AC/DC开关电源内部隔离变压器输出电压与H桥输出电压成比例，并通过二极管整流电路，使二极管整流桥AC/DC开关电源仅从输出交流电压最高的H桥单元取能，从而使电压最高的电容总处于通过对应H桥交流侧向H桥取能电源供电的状态，理想情况下，可以将H桥单元的电容电压之间的差异调整为零，即实现H桥电容电压的自动平衡。

附图说明

图1是本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的结构示意图；

图2是本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中link模块的结构示意图；

图3是本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中交流侧取能电源模块的结构示意图；

图4是本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中二极管整流桥AC/DC开关电源的结构示意图。

图中，1.link模块，2.CMC模块，3.交流侧取能电源模块，4.二极管整流桥AC/DC开关电源，5.微直流母线，6.DC/DC开关电源，7.HB模块，8.Link模块串，9.风扇。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，结构如图1所示，包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串8，每个Link模块串8均包括依次连接的link模块1和电感Ls，3个电感Ls与Link模块1非连接的一端均连接在一起。

如图2所示，Link模块1的具体结构为：包括CMC模块2，CMC模块2由若干依次连接的HB模块7组成，每个HB模块7对应连接一个交流侧取能电源模块3，每个交流侧取能电源模块3还与HB模块7旁的风扇9连接，所述HB模块7内部是由相同的4个IGBT管A、IGBT管B、IGBT管C、IGBT管D连接组成，IGBT管A和IGBT管C的共集电极，IGBT管B和IGBT管D共发射极，IGBT管A的集电极和IGBT管B的发射极之间连接有直流侧电容C，IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极连接，IGBT管C的发射极和IGBT管D的集电极连接后同时连接至下一级HB模块7的IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极之间，IGBT管A的发射极和IGBT管B的集电极连接线上设有结点E，IGBT管C的发射极和IGBT管D的集电极连接线上设有结点F。

如图3所示，交流侧取能电源模块3的具体结构为：包括三级依次连接的二极管整流桥AC/DC开关电源4，每级二极管整流桥AC/DC开关电源4的正负输入端之间均连接有变压器T，每级二极管整流桥AC/DC开关电源4的正输出端均连接至结点B，每级二极管整流桥AC/DC开关电源4的负输出端均连接至结点C，结点B和结点C连接至直流母线5上，结点B和结点C之间的直流母线5上还连接有电容C2，电容C2的两端连接至DC/DC开关电源6，每个交流侧取能电源模块3内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源4的输入端连接的变压器T与所在的交流侧取能电源模块3对应连接的HB模块7的结点E、结点F连接，同时，每个交流侧取能电源模块3内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源4输入端连接的变压器T还与下一级交流侧取能电源模块3内的第一级二极管整流桥AC/DC开关电源4输入端连接的变压器T连接，每个交流侧取能电源模块3内的第三级二极管整流桥AC/DC开关电源4输入端连接的变压器T还与下一级交流侧取能电源模块3对应连接的HB模块7的结点E、结点F连接。

如图4所示，二极管整流桥AC/DC开关电源4的具体结构为：包括依次同向连接的二极管D1、二极管D2，二极管D1、二极管D2的连接结点与变压器T的正输出端连接，变压器T的负输出端与通向连接的二极管D3、二极管D4的连接结点连接，二极管D1、二极管D3的正向输出端连接后连接至结点A，二极管D2、二极管D4的正向输入端连接后连接至结点D，结点A和结点D之间连接有电容C3，电容C3的正电压端与结点B连接，电容C3的负电压端与结点C连接。

H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统相关参数计算如下：

步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的系统线电压U_ab和负载最大无功功率Q_Lmax，确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的额定电流I_S，额定电流I_S的选取依照公式为：

$I_s=\frac{Q_{L\max }}{U_{ab}/\sqrt{3}}---\left(1\right)$

步骤2、根据所述步骤1得到的额定电流I_S，然后确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中连接的电感L_S的电感值L_S，具体公式如下：

$L_s=\frac{U_{ab}/\sqrt{3}}{I_s}*\frac{0.1}{2\mathrm{\&pi;}f}---\left(2\right)$

式(2)中，f为电网频率，f＝50Hz，

同时根据本系统中的确定的额定电流I_S的值选取IGBT管的型号及IGBT管并联的数量，在本系统中，n_IGBT＝2，，IGBT管型号满足以下条件：IGBT管的电流I_IGBT大于额定电流I_S，IGBT管的电压V_IGBT取值为1200V、1700V、3300V，表达式为：

n_IGBTI_IGBT＞I_s  (3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300}  (4)

步骤3、根据步骤2确定的IGBT管的型号，确定HB模块7的数量N、直流侧电容C的容值C，具体公式如下：

$N=\mathrm{int}(\frac{\sqrt{2}{U}_{ab}/\sqrt{3}}{V_{IGBT}}*2.35)+1---\left(5\right)$

$C=\frac{{\mathrm{NI}}_s}{U_{ab}/\sqrt{3}}*\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}f}*\frac{1}{0.1}---\left(6\right)$

步骤4：根据步骤2中确定的IGBT管型号，确定IGBT管的参数：E_on，E_off，E_d，V_ce，f_sw，I_nom，V_f和工作状态d，IGBT管的工作状态d＝0.8，然后依据确定的IGBT管的参数和工作状态d计算IGBT管总损耗P_IGBT和HB模块7的损耗P_H，具体如下：

IGBT管的开关损耗为：

P_sw＝f_sw×(E_on+E_off)×I_s/I_nom  (7)

IGBT管的导通损耗为：

P_conG＝V_ce×I_s×_d  (8)

IGBT管内部反并联二极管的开关损耗为：

P_d＝f_sw×E_d×I_s/I_nom  (9)

IGBT管内部反并联二极管的导通损耗为：

P_cond＝V_f×I_s×(1-d)  (10)

IGBT管的总损耗P_IGBT为：

P_IGBT=P_sw+P_conG+P_d+P_cond  (11)

HB模块的混合损耗为：

P_h＝2×n_IGBT×(P_sw+P_d)  (12)

HB模块的总损耗为：

P_H＝2×n_IGBT×P_IGBT  (13)

步骤5：根据HB模块7的总损耗P_H和所述风扇9的能效比风扇9的能效比计算HB模块7旁的风扇9的实际功耗P_F，具体如下：

$p_F=p_H/\&part;---\left(14\right)$

步骤6：根据HB模块7的总损耗P_H和风扇9的实际功耗P_F，以及系统中其它损耗P_other，系统的其它损耗P_other＝20W～100W，计算交流侧取能电源模块的设计功率P_K，具体如下：

P_K＝P_F+P_other  (15)

步骤7：根据交流侧取能电源模块3的设计功率P_K和HB模块7的混合损耗P_h，判断交流侧取能电源模块3的电压调整能力是否满足要求，具体如下：

如果P_K>＝P_h,则说明交流侧取能电源模块3满足电压调整的要求，P_K保持不变；

如果P_K<P_h,则说明交流侧取能电源模块3不能满足电压调整的要求，此时令P_K＝P_h，使交流侧取能电源模块3满足电压调整的要求；

步骤8：根据步骤7中确定的交流侧取能电源模块的设计功率P_K，确定交流侧取能电源模块的内部参数，具体如下：

二极管整流桥AC/DC开关电源4输入端连接的变压器T的输出电压峰值U1_dc＝200V、功率P1_dc＝P_K、变压器变比

二极管整流桥的电压U_D＝250V、电流中间直流母线电容C2的电压UC₂＝U1_dc、容量C_C2＝1100uF，

DC/DC开关电源6输入端连接的变压器T的输出电压U2_dc＝15V、功率P2_dc＝P_K、变压器变比

步骤9：当步骤8完成后，即实现了H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电。

本发明一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统及设计方法，通过内部隔离变压器和AC/DC二极管整流的方式将各个H桥的交流电压供给取能电源的中间直流母线，隔离变压器输出按固定比例跟随H桥交流侧输出电压，通过二极管整流电路选择交流侧输出电压最高的H桥单元向取能电源供电，进而降低输出交流侧电压以及对应的H桥单元直流电压。

实施例

H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的相关参数计算如下：

步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的系统线电压U_ab＝35kV和负载最大无功功率Q_Lmax＝50MVar，确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的额定电流I_S，额定电流I_S的选取依照公式为：

$I_s=\frac{Q_{L\max }/3}{U_{ab}/\sqrt{3}}=824A---\left(1\right)$

步骤2、根据步骤1得到的额定电流I_S，然后确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中连接的电感L_S的电感值L_S，具体公式如下：

$L_s=\frac{U_{ab}/\sqrt{3}}{I_s}*\frac{0.1}{2\mathrm{\&pi;}f}=7.7mH---\left(2\right)$

式(2)中，f为电网频率，f＝50Hz，

同时根据本系统中的确定的额定电流I_S的值选取IGBT管的型号及IGBT管并联的数量，在本系统中，n_IGBT＝2，IGBT管型号满足以下条件：IGBT管的电流I_IGBT大于额定电流I_S，IGBT管的电压V_IGBT取值为1200V、1700V、3300V，表达式为：

n_IGBTI_IGBT＞I_ｓ  (3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300}  (4)

因此，选取：V_IGBT＝3300V，I_IGBT＝1200A，所以，IGBT型号为FZ1200R33HE3；

步骤3、根据步骤2确定的IGBT管的型号，确定HB模块7的数量N、直流侧电容C的容值C，具体公式如下：

$N=\mathrm{int}(\frac{\sqrt{2}{U}_{ab}/\sqrt{3}}{V_{IGBT}}*2.35)+1=21---\left(5\right)$

$C=\frac{{\mathrm{NI}}_s}{U_{ab}/\sqrt{3}}*\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}f}*\frac{1}{0.1}=3300uF---\left(6\right)$

步骤4：根据步骤2中确定的IGBT管型号，确定IGBT管的参数：E_on＝1.95J，E_off＝1.8J，E_d＝1.25J，V_ce＝2.2V，f_sw＝500Hz，I_nom＝412A，V_f＝1.8V和工作状态d，IGBT管的工作状态d＝0.8，然后依据确定的IGBT管的参数和工作状态d计算IGBT管总损耗P_IGBT和HB模块7的损耗P_H，具体如下：

IGBT管的开关损耗为：

P_sw＝f_sw×(E_on+E_off)×I_s/I_nom＝140W  (7)

IGBT管的导通损耗为：

P_conG＝V_ce×I_s×d＝725W  (8)

IGBT管内部反并联二极管的开关损耗为：

P_d＝f_sw×E_d×I_s/I_nom＝85W  (9)

IGBT管内部反并联二极管的导通损耗为：

P_cond＝V_f×I_s×(1-d)＝148W  (10)

IGBT管的总损耗P_IGBT为：

P_IGBT=P_sw+P_conG+P_d+P_cond  (11)

HB模块的混合损耗为：

P_h＝2×n_IGBT×(P_sw+P_d)＝1800W  (12)

HB模块的总损耗为：

P_H＝2×n_IGBT×P_IGBT＝8784W  (13)

步骤5：根据HB模块7的总损耗P_H和所述风扇9的能效比风扇9的能效比计算HB模块7旁的风扇9的实际功耗P_F，具体如下：

$P_F=P_H/\&PartialD;=3513W---\left(14\right)$

步骤6：根据HB模块7的总损耗P_H和风扇9的实际功耗P_F，以及系统中其它损耗P_other，系统的其它损耗P_other＝87W，计算交流侧取能电源模块的设计功率P_K，具体如下：

P_K＝P_F+P_other＝3600W  (15)

步骤7：根据交流侧取能电源模块3的设计功率P_K和HB模块7的混合损耗P_h，判断交流侧取能电源模块3的电压调整能力是否满足要求，具体如下：

P_K＝3600W，P_h＝1800W，因此P_K>P_h,则说明交流侧取能电源模块3满足电压调整的要求，保持P_K＝3600W不变；

步骤8：根据步骤7中确定的交流侧取能电源模块的设计功率P_K，确定交流侧取能电源模块的内部参数，具体如下：

二极管整流桥AC/DC开关电源4输入端连接的变压器T的输出电压峰值U1_dc＝200V、功率P1_dc＝P_K＝3600W、变压器变比

二极管整流桥的电压U_D＝250V、电流中间直流母线电容C2的电压UC₂＝U1_dc＝200V、容量C_C2＝1100uF，

DC/DC开关电源6输入端连接的变压器T的输出电压U2_dc＝15V、功率P2_dc＝P_K＝3600W、变压器变比

步骤9：当步骤8完成后，即实现了H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电。

Claims (10)

1.一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，包括分别连接在三相线的每一线上的Link模块串(8)，每个Link模块串(8)均包括依次连接的link模块(1)和电感(Ls)，所述3个电感(Ls)与Link模块(1)非连接的一端均连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述Link模块(1)的具体结构为：包括CMC模块(2)，所述CMC模块(2)由若干依次连接的HB模块(7)组成，每个HB模块(7)对应连接一个交流侧取能电源模块(3)，每个交流侧取能电源模块(3)还与HB模块(7)旁的风扇(9)连接，所述HB模块(7)内部是由相同的4个IGBT管(A)、IGBT管(B)、IGBT管(C)、IGBT管(D)连接组成，IGBT管(A)和IGBT管(C)的共集电极，IGBT管(B)和IGBT管(D)共发射极，所述IGBT管(A)的集电极和IGBT管(B)的发射极之间连接有直流侧电容(C)，IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极连接，IGBT管(C)的发射极和IGBT管(D)的集电极连接后同时连接至下一级HB模块(7)的IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极之间，IGBT管(A)的发射极和IGBT管(B)的集电极连接线上设有结点(E)，IGBT管(C)的发射极和IGBT管(D)的集电极连接线上设有结点(F)。

3.根据权利要求2所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述HB模块(7)的数量N、直流侧电容(C)的容值C的具体计算步骤如下：

步骤1、首先根据H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的系统线电压U_ab和负载最大无功功率Q_Lmax，确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统的额定电流I_S，额定电流I_S的选取依照公式为：

$I_s=\frac{Q_{L\max }/3}{U_{ab}/\sqrt{3}}---\left(1\right)$

步骤2、根据所述步骤1得到的额定电流I_S，然后确定H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统中连接的电感(L_S)的电感值L_S，具体公式如下：

$L_s=\frac{U_{ab}/\sqrt{3}}{I_s}*\frac{0.1}{2\mathrm{\&pi;}f}---\left(2\right)$

式(2)中，f为电网频率，f＝50Hz，

同时根据本系统中的确定的额定电流I_S的值选取IGBT管的型号及IGBT管并联的数量，在本系统中，n_IGBT＝2，IGBT管型号满足以下条件：IGBT管的电流I_IGBT大于额定电流I_S，IGBT管的电压V_IGBT取值为1200V、1700V、3300V，表达式为：

n_IGBTI_IGBT＞I_s        (3)

V_IGBT∈{1200，1700，3300}        (4)

步骤3、根据所述步骤2确定的IGBT管的型号，确定HB模块(7)的数量N、直流侧电容(C)的容值C，具体公式如下：

$N=\mathrm{int}(\frac{\sqrt{2}{U}_{ab}/\sqrt{3}}{V_{IGBT}}*2.35)+1---\left(5\right)$

$C=\frac{{\mathrm{NI}}_s}{U_{ab}/\sqrt{3}}*\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}f}*\frac{1}{0.1}---\left(6\right).$

4.根据权利要求2所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述交流侧取能电源模块(3)的具体结构为：包括三级依次连接的二极管整流桥AC/DC开关电源(4)，每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的正负输入端之间均连接有变压器(T)，每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的正输出端均连接至结点(B)，每级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的负输出端均连接至结点(C)，结点(B)和结点(C)连接至微直流母线(5)上，结点(B)和结点(C)之间的微直流母线(5)上还连接有电容(C2)，电容(C2)的两端连接至DC/DC开关电源(6)，所述每个交流侧取能电源模块(3)内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的输入端连接的变压器(T)与所在的交流侧取能电源模块(3)对应连接的HB模块(7)的结点(E)、结点(F)连接，同时，每个交流侧取能电源模块(3)内的第二级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)还与下一级交流侧取能电源模块(3)内的第一级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)连接，每个交流侧取能电源模块(3)内的第三级二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)还与下一级交流侧取能电源模块(3)对应连接的HB模块(7)的结点(E)、结点(F)连接。

5.根据权利要求4所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述交流侧取能电源模块(3)的设计功率P_K计算步骤如下：

步骤a、根据所述步骤2中确定的IGBT管型号，确定IGBT管的参数：E_on，E_off，E_d，v_ce，f_sw，I_nom，V_f和工作状态d，然后依据确定的IGBT管的参数和工作状态d计算IGBT管总损耗P_IGBT和HB模块(7)的损耗P_H，具体如下：

IGBT管的开关损耗为：

P_sw＝f_sw×(E_on+E_off)×I_s/I_nom           (7)

IGBT管的导通损耗为：

P_conG＝V_ce×I_s×d         (8)

IGBT管内部反并联二极管的开关损耗为：

P_d＝f_sw×E_d×I_s/I_nom         (9)

IGBT管内部反并联二极管的导通损耗为：

P_cond＝V_f×I_s×(1-d)          (10)

IGBT管的总损耗P_IGBT为：

P_IGBT＝P_sw+P_conG+P_d+P_cond        (11)

HB模块(7)的混合损耗为：

P_h＝2×n_IGBT×(P_sw+P_d)       (12)

HB模块(7)的总损耗为：

P_H＝2×n_IGBT×P_IGBT        (13)

步骤b、根据HB模块(7)的总损耗P_H和所述风扇(9)的能效比计算HB模块(7)旁的风扇(9)的实际功耗P_F，具体如下：

$P_F=P_H/\&PartialD;---\left(14\right)$

步骤c、根据HB模块(7)的总损耗P_H和风扇(9)的实际功耗P_F，以及系统中其它损耗P_other，计算交流侧取能电源模块的设计功率P_K，具体如下：

P_K＝P_F+P_other         (15)

步骤d、根据交流侧取能电源模块(3)的设计功率P_K和HB模块(7)的混合损耗P_h，判断交流侧取能电源模块(3)的电压调整能力是否满足要求，具体如下：

如果P_K>＝P_h,则说明交流侧取能电源模块(3)满足电压调整的要求，P_K保持不变；

如果P_K<P_h,则说明交流侧取能电源模块(3)不能满足电压调整的要求，此时令P_K＝P_h，使交流侧取能电源模块(3)满足电压调整的要求。

6.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述步骤a中IGBT管的工作状态d＝0.8。

7.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述步骤b中风扇(9)的能效比

8.根据权利要求5所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述步骤c中系统的其它损耗P_other＝20W～100W。

9.根据权利要求4所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述二极管整流桥AC/DC开关电源(4)的具体结构为：包括依次同向连接的二极管(D1)、二极管(D2)，所述二极管(D1)、二极管(D2)的连接结点与所述变压器(T)的正输出端连接，所述变压器(T)的负输出端与通向连接的二极管(D3)、二极管(D4)的连接结点连接，所述二极管(D1)、二极管(D3)的正向输出端连接后连接至结点(A)，所述二极管(D2)、二极管(D4)的正向输入端连接后连接至结点(D)，所述结点(A)和结点(D)之间连接有电容(C3)，电容(C3)的正电压端与所述结点(B)连接，电容(C3)的负电压端与所述结点(C)连接。

10.根据权利要求9所述的一种H桥串联型STATCOM的功率单元交流侧供电系统，其特征在于，所述交流侧取能电源模块(3)的内部参数具体如下：

二极管整流桥AC/DC开关电源(4)输入端连接的变压器(T)的输出电压峰值U1_dc＝200V、功率P1_dc＝P_K、变压器变比

二极管整流桥的电压U_D＝250V、电流中间直流母线电容(C2)的电压U_C2＝U1_dc、容量C_C2＝1100uF，

DC/DC开关电源(6)输入端连接的变压器T的输出电压U2_dc＝15V、功率P2_dc＝P_K、变压器变比