CN108551173A - 一种串并联补偿器及其控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种串并联补偿器，至少包括换流器1、换流器2、变压器1以及开关1；换流器1包括交流侧接口与直流侧接口，通过交流侧接口接入交流系统；换流器2具有直流侧接口、交流侧接口和六个结构相同的分支电路。每一分支电路由两种不同类型的功率单元、一个电抗器串联而成。换流器1、2的直流侧正极接口、负极接口分别相连。本发明还相应提出了一种串联补偿器的控制方法和装置。本发明提出的串并联补偿器通过换流器2采用两种不同的功率单元的方式，有效降低了直流侧电压和功率，从而大幅缩减了补偿器成本。

Description

一种串并联补偿器及其控制方法和装置

技术领域

本发明属于电力系统中电力电子技术领域，具体涉及一种串并联补偿器及其控制方法和装置。

背景技术

电力系统迅速发展，随着负荷不断增长、网架结构日益复杂、新能源大规模接入，潮流分布不均、电压支撑能力不足、短路电流过大、机电振荡等问题往往相互交织，给电网运行控制带来新的挑战。由于输电走廊的饱和以及电网公司的商业化操作，依靠建设新的输电线路来增加输电容量将会越来越困难。FACTS指采用电力电子设备和其它静态控制器来提高系统可控性和功率输送能力的交流输电系统，为解决以上问题提供了方案。

对于采用模块化多电平电压源换流器的静止同步串联补偿器SSSC、统一潮流控制器UPFC以及线间潮流控制器IPFC等具有串联补偿与和移相控制等功能的补偿器，可以优化调节系统潮流，但采用的功率单元由于其二极管的续流效应，不能依靠自身快速控制实现直流故障自清除，且严重故障会影响设备的安全，因此需要一种在优化系统潮流的同时，可以在保证串入线路的交流电压不变的情况下减小直流电压与故障发生时的电流，又能更安全可靠抑制直流侧故障电流的补偿器。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种串并联补偿器电路及其控制方法和装置，具有电压调节、串联补偿和移相控制等功能，并可快速控制输电线路的有功与无功功率，且直流侧电压和功率较低，降低了直流侧故障时的故障电流，大幅度缩减了补偿器的成本，适合工程应用。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种串并联补偿器，至少包括换流器1、换流器2、变压器1以及开关1；其中：

所述换流器1包括交流侧接口与直流侧接口，通过所述交流侧接口接入交流系统；所述换流器2由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述换流器1、2的直流侧正极接口、负极接口分别相连。

所述变压器1为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器2的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端并联连接所述开关1；

所述分支电路有两种组成方案：

方案一：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端；

方案二：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端2与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，功率单元组合的输出端2为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端1与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；

所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成，或者全部由功率单元2组成；

所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；

所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1；

如上述的一种串并联补偿器，所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成时，所述功率单元组合内的功率单元1和功率单元2可以按照任意顺序串联连接。

如上述的一种串并联补偿器，所述可关断器件采用一个可控开关器件或多个可控开关器件串联或并联而成。

如上述的一种串并联补偿器，所述功率单元的可关断器件包括但不限于：IGBT、IGCT、MOSFET、GTO。

如上述的一种串并联补偿器，所述可关断器件采用IGBT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述可关断器件采用IGCT或GTO时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述可关断器件采用MOSFET时，所述正极为其漏极，所述负极为其源极。

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1经变压器2接入交流系统，所述变压器2为三相变压器，至少包括两侧绕组，所述换流器1交流侧接口与所述变压器2第一侧绕组相连，所述变压器2第二侧绕组并联接入交流系统；

如上述的一种串并联补偿器，在所述换流器1交流侧接口与交流系统之间配置并联连接的电阻与开关装置，所述开关装置包括但不限于刀闸与开关。

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1可以是电压源型换流器，包括但不限于：两电平、三电平、变压器多重化结构以及模块化多电平结构。

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1包括但不限于：晶闸管换流器、二极管组成的不控整流桥。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第二侧绕组与所述线路之间串联接入补偿装置1。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第一侧绕组与所述换流器2交流侧接口之间串联接入补偿装置2。

如上述的一种串并联补偿器，所述补偿装置1、补偿装置2由电抗器组与开关装置并联连接，所述电抗器组由至少一个电抗器串联连接，所述开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第一侧绕组两端并联连接旁路开关装置，所述旁路开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

如上述的一种串并联补偿器，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式或者三角形接线方式。

如上述的一种串并联补偿器，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式，中性点直接接地或者经电阻接地；所述变压器1包括第三侧绕组，所述第三侧绕组采用三角形接法。

本发明同时提出一种串并联补偿器的控制方法，换流器2主要控制方法如下：

线路有功功率控制，线路有功功率控制器由线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的有功功率参考值；

线路无功功率控制，线路无功功率控制器由线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的无功功率参考值；

交流侧接口电流计算，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

交流侧接口电压计算，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

功率单元控制，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压。

进一步地，所述控制方法还包括启停控制，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，可以通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运。

本发明同时提出了一种串并联补偿器的控制装置，所述控制装置包括线路有功功率控制单元、线路无功功率控制单元、交流侧接口电流计算单元、交流侧接口电压计算单元、功率单元控制单元，其中：

所述线路有功功率控制单元，根据线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差得到换流器2的有功功率参考值；

所述线路无功功率控制单元，根据线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差得到换流器2的无功功率参考值；

所述交流侧接口电流计算单元，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

所述交流侧接口电压计算单元，根据上述交流侧接口电流计算单元的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

所述功率单元控制单元，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压进一步地，所述控制装置还包括启停控制单元；所述启停控制单元，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的串并联补偿器具有电压调节、串联补偿和移相控制等功能，并可快速控制输电线路的有功与无功功率。

2、本发明提出的串并联补偿器通过换流器2采用两种不同的功率单元的方式，有效降低了直流侧电压和功率，从而大幅缩减了补偿器成本，适合工程应用。

附图说明

图1是本发明一种串并联补偿器电路示意图，包括换流器1、换流器2、变压器1以及开关1；

图2是本发明一种串并联补偿器换流器1通过变压器2连接交流系统的示意图；

图3是本发明一种串并联补偿器的换流器1与交流系统之间配置并联的电阻与开关装置示意图；

图4是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用两电平换流器的示意图；

图5是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用三电平换流器的示意图；

图6是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用模块化多电平换流器的示意图；

图7是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用晶闸管器件换流器的示意图；

图8是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用二极管不控整流桥的示意图；

图9是本发明一种串并联补偿器的换流器1采用类全桥型功率单元的示意图；

图10是本发明一种串并联补偿器在所述变压器1第二侧绕组与所述线路之间串联接入补偿装置1示意图；

图11本发明一种串并联补偿器在所述变压器1第一侧绕组与所述换流器2交流侧接口之间串联接入补偿装置2示意图；

图12是本发明一种串并联补偿器在所述变压器1第一侧绕组两端并联连接旁路开关装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例一

一种串并联补偿器，至少包括换流器1、换流器2、变压器1以及开关1，如图1所示；

所述换流器1包括交流侧接口与直流侧接口，通过所述交流侧接口接入交流系统；所述换流器2由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述换流器1、2的直流侧正极接口、负极接口分别相连。

所述变压器1为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器2的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端并联连接所述开关1；

所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端。

所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成；

所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；

所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1；

如上述的一种串并联补偿器，所述功率单元组合内的功率单元1和功率单元2可以按照任意顺序串联连接。

如上述的一种串并联补偿器，所述可关断器件采用一个可控开关器件或多个可控开关器件串联或并联而成。

如上述的一种串并联补偿器，所述功率单元的可关断器件包括但不限于：IGBT、IGCT、MOSFET、GTO。

如上述的一种串并联补偿器，所述可关断器件采用IGBT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述可关断器件采用IGCT或GTO时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述可关断器件采用MOSFET时，所述正极为其漏极，所述负极为其源极。

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1经变压器2接入交流系统，所述变压器2为三相变压器，至少包括两侧绕组，所述换流器1交流侧接口与所述变压器2第一侧绕组相连，所述变压器2第二侧绕组并联接入交流系统，如图2所示；

如上述的一种串并联补偿器，在所述换流器1交流侧接口与交流系统之间配置并联连接的电阻与开关装置，所述开关装置包括但不限于刀闸与开关，如图3所示。

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1可以是电压源型换流器，包括但不限于：两电平、三电平、变压器多重化结构以及模块化多电平结构，如图4、图5、图6所示。

本实施例中换流器1的采用模块化多电平结构，换流器1中采用功率模块3或功率单元4或两者的任意顺序的串联方式，如图7所示

所述功率单元3至少由可关断器件T5、可关断器件T6、可关断器件T7、二极管D1和电容C3构成；所述可关断器件T5的正极与可关断器件T6的负极相连作为功率单元3的输出端2；所述电容C3的一端、所述可关断器件T6的正极与所述二极管D1的负极相连；所述电容C3的另一端、所述可关断器件T5的负极与可关断器件T7的负极相连；所述二极D2的正极与可关断器件T7的正极相连，作为功率单元3的输出端1；

所述功率单元4至少由可关断器件T8、可关断器件T9、可关断器件T10、二极管D2和电容C4构成；所述二极管D2的负极与可关断器件T8的负极相连作为功率单元4的输出端2；可关断器件T8的正极、可关断器件T10的正极与所述电容C4的一端相连；所述二极管D2的正极、所述可关断器件T9的负极与所述电容C4的另一端相连；所述可关断器件T9的正极可关断器件T10的负极相连，作为功率单元4的输出端1；

如上述的一种串并联补偿器，所述换流器1包括但不限于：晶闸管换流器、二极管组成的不控整流桥如图8、图9所示。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第二侧绕组与所述线路之间串联接入补偿装置1，如图10所示。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第一侧绕组与所述换流器2交流侧接口之间串联接入补偿装置2，如图11所示。

如上述的一种串并联补偿器，所述补偿装置1、补偿装置2由电抗器组与开关装置并联连接，所述电抗器组由至少一个电抗器串联连接，所述开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

如上述的一种串并联补偿器，在所述变压器1第一侧绕组两端并联连接旁路开关装置，所述旁路开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关，如图11所示。

如上述的一种串并联补偿器，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式或者三角形接线方式。

如上述的一种串并联补偿器，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式，中性点直接接地或者经电阻接地；所述变压器1包括第三侧绕组，所述第三侧绕组采用三角形接法。

如上述的一种串并联补偿器，可以通过外部设备控制所述功率单元中可关断器件的导通与关断，改变调节功率单元的输出电压，进而使换流器1与换流器2在直流侧、交流侧得到期望的电压；

如上述的一种串并联补偿器，换流器2交流侧输出电压通过变压器串入线路，等效为将一个幅值和相位可控的电压源串入到线路中，改变线路两端电压之间的幅值差与相位差，实现线路有功功率和无功功率的控制调节；换流器1接入交流系统，控制并联侧输出的无功或接入点电压，并起到维持直流母线电压的作用；

如上述的一种串并联补偿器，功率单元1的对外输出电压可以是0，也可以是该功率单元内电容的电压，功率单元2、3、4的对外输出电压可以是0，也可以是该功率单元内电容的电压，也可以是该功率单元内电容的电压的负值；换流器2的分支电路1与2、分支电路3与4、分支电路5与6所有功率模块对外输出电压之和相等，直流侧电压等于该对外输出电压，因此功率单元组合中存在对外输出电压为负的电容电压的功率单元2、3、4时，能够降低直流侧电压，降低串并联补偿装置的成本；正常运行时通过控制功率模块2输出负电压，可以在保证串入线路的交流电压不变的同时减小直流电压，同时降低故障发生时的电流；在直流侧发生故障时，利用功率模块2、3、4电压双向输出的特性，有效抑制故障电流；

本实施例中，串并联补偿器外部控制系统包括换流器1控制系统和换流器2控制系统；

所述换流器1主要控制方法如下：

直流电压控制，直流电压控制器由直流电压参考值和直流电压测量值的偏差经过控制器得到换流器1的有功功率参考值；交流电压控制，交流电压控制器由交流电压参考值和交流电压测量值的偏差经过控制器得到换流器1的无功功率参考值；无功功率控制，无功功率控制器由无功功率参考值和无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器1的无功功率参考值；

交流侧接口电流计算，根据换流器1有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器1交流侧接口电流参考值。

交流侧接口电压计算，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器1交流侧输出电压的参考值。

功率单元控制，根据换流器1交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块3和功率模块4输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元3与功率4的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值；

所述换流器2主要控制方法如下：

线路有功功率控制，线路有功功率控制器由线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的有功功率参考值；

线路无功功率控制，线路无功功率控制器由线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的无功功率参考值；

交流侧接口电流计算，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

交流侧接口电压计算，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

功率单元控制，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压；

启停控制，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，可以通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运；

本发明同时提出了一种串并联补偿器的控制装置，所述换流器1的控制装置包括直流电压控制单元、交流电压控制单元、无功功率控制单元、交流侧接口电流计算单元、交流侧接口电压计算单元、功率单元控制单元，其中：

所述直流电压控制单元，直流电压控制器由直流电压参考值和直流电压测量值的偏差经过控制器得到换流器1的有功功率参考值；所述交流电压控制单元，交流电压控制器由交流电压参考值和交流电压测量值的偏差经过控制器得到换流器1的无功功率参考值；所述无功功率控制单元，无功功率控制器由无功功率参考值和无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器1的无功功率参考值；

所述交流侧接口电流计算单元，根据换流器1有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器1交流侧接口电流参考值。

所述交流侧接口电压计算单元，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器1交流侧输出电压的参考值。

所述功率单元控制单元，根据换流器1交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块3和功率模块4输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元3与功率4的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值；

所述换流器2的控制装置包括线路有功功率控制单元、线路无功功率控制单元、交流侧接口电流计算单元、交流侧接口电压计算单元、功率单元控制单元、启停控制单元，其中：

所述线路有功功率控制单元，根据线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差得到换流器2的有功功率参考值；

所述线路无功功率控制单元，根据线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差得到换流器2的无功功率参考值；

所述交流侧接口电流计算单元，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

所述交流侧接口电压计算单元，根据上述交流侧接口电流计算单元的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

所述功率单元控制单元，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压；

所述启停控制单元，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。

Claims (20)

1.一种串并联补偿器，其特征在于，所述串并联补偿器至少包括换流器1、换流器2、变压器1以及开关1；其中：

所述换流器1包括交流侧接口与直流侧接口，通过所述交流侧接入交流系统；所述换流器2由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述换流器1、2的直流侧正极接口、负极接口分别相连；

所述变压器1为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器2的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端并联连接所述开关1；

所述分支电路有两种组成方案：

方案一：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端；

方案二：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端2与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，功率单元组合的输出端2为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端1与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；

所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成，或者全部由功率单元2组成；

所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；

所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1。

2.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成时，所述功率单元组合内的功率单元1和功率单元2按照任意顺序串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述可关断器件采用一个可控开关器件或多个可控开关器件串联或并联而成。

4.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述功率单元的可关断器件包括但不限于：IGBT、IGCT、MOSFET、GTO。

5.根据权利要求4所述的一种串并联补偿器电路，其特征在于，所述可关断器件采用IGBT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述可关断器件采用IGCT或GTO时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述可关断器件采用MOSFET时，所述正极为其漏极，所述负极为其源极。

6.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述换流器1经变压器2接入交流系统，所述变压器2为三相变压器，至少包括两侧绕组，所述换流器1交流侧接口与所述变压器2第一侧绕组相连，所述变压器2第二侧绕组并联接入交流系统。

7.根据权利要求6所述的一种串并联补偿器电路，其特征在于，在所述换流器1交流侧接口与交流系统之间配置并联连接的电阻与开关装置，所述开关装置包括但不限于刀闸与开关。

8.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述换流器1是电压源型换流器，包括但不限于：两电平、三电平、变压器多重化结构以及模块化多电平结构。

9.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器电路，其特征在于，所述换流器1包括但不限于：晶闸管换流器、二极管组成的不控整流桥。

10.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，在所述变压器1第二侧绕组与所述线路之间串联接入补偿装置1。

11.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，在所述变压器1第一侧绕组与所述换流器2交流侧接口之间串联接入补偿装置2。

12.根据权利要求10所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述补偿装置1由电抗器组与开关装置并联连接，所述电抗器组由至少一个电抗器串联连接，所述开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

13.根据权利要求11所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述补偿装置2由电抗器组与开关装置并联连接，所述电抗器组由至少一个电抗器串联连接，所述开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

14.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，在所述变压器1第一侧绕组两端并联连接旁路开关装置，所述旁路开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。

15.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式或者三角形接线方式。

16.根据权利要求15所述的一种串并联补偿器，其特征在于，所述变压器1第一侧绕组采用星形接线方式，中性点直接接地或者经电阻接地；所述变压器1包括第三侧绕组，所述第三侧绕组采用三角形接法。

17.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器的控制方法，其特征在于，所述换流器2主要控制方法如下：

线路有功功率控制，线路有功功率控制器由线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的有功功率参考值；

线路无功功率控制，线路无功功率控制器由线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器2的无功功率参考值；

交流侧接口电流计算，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

交流侧接口电压计算，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

功率单元控制，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压。

18.根据权利要求17所述的一种串并联补偿器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括启停控制，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运。

19.根据权利要求1所述的一种串并联补偿器的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括线路有功功率控制单元、线路无功功率控制单元、交流侧接口电流计算单元、交流侧接口电压计算单元、功率单元控制单元，其中：

所述线路有功功率控制单元，根据线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差得到换流器2的有功功率参考值；

所述线路无功功率控制单元，根据线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差得到换流器2的无功功率参考值；

所述交流侧接口电流计算单元，根据换流器2有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器2交流侧接口电流参考值；

所述交流侧接口电压计算单元，根据上述交流侧接口电流计算单元的计算结果，计算出换流器2交流侧输出电压的参考值；

所述功率单元控制单元，根据换流器2交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压。

20.根据权利要求19所述的一种串并联补偿器的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括启停控制单元；

所述启停控制单元，启动时，先启动换流器1，建立直流电压，再解锁换流器2；换流器2解锁后，通过控制使开关1的电流逐渐减小，线路电流逐渐转移至变压器1第二侧绕组上，当开关1电流变为零后，再断开开关1，完成串并联补偿器启动；停运时，先控制变压器1第二侧绕组电流与线路电流相等，再合上开关1，然后控制电流逐渐从变压器1第二侧绕组转移至开关1上，变压器1第二侧绕组电流为零后再闭锁换流器2，再退出换流器1，完成串并联补偿器停运。