CN203522518U - 一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路 - Google Patents

Abstract

一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路，其特征是：包括四条并联支路，第一支路上串联有第一、第二电子注入增强栅晶体管（IEGT1、IEGT2），第二支路上串联有第三、第四电子注入增强栅晶体管（IEGT3、IEGT4），第三支路上串联有晶闸管(SCR)、电阻(R)和电感(L)，第四支路上接有电容（C）；在所述的第一支路的第一、第二电子注入增强栅晶体管和第二支路的第三、第四电子注入增强栅晶体管之间，分别引出开关线接在并联的旁路开关（KM）两侧和所述链节的上下级链节引出线上。本实用新型结构简单可靠易行，无需闭锁阀组脉冲，可保证当链节发生故障时链式静止无功发生器不间断运行。

Description

一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路

技术领域

本实用新型涉及一种可使故障链节在线旁路容错的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator，STATCOM)链节在线旁路电路。

背景技术

链式静止同步补偿器无需多重化接入变压器、占地面积小、效率高、可实现分相控制和冗余运行，具有快速的电压支撑功能、提高电力系统暂态稳定极限、阻尼功率振荡等作用，近年来得到了广泛研究和应用。链式静止同步补偿器必须设有旁路结构以便在特殊情况下隔离掉故障链节，以保护整个链条仍能正常运行。

现有旁路方法通常在每个链节中设置相应的旁路结构以实现对整个链节的保护，基本方式是反并联晶闸管结构，但链节单元H桥开关过程中产生的高频率、高du/dt的脉冲电压极易导致晶闸管的误导通，即便采用RC吸收电路也难以解决问题；另一种方式是采用二极管整流接单晶闸管旁路。

还有就是传统机械旁路接触器作为旁路机构，故障链节旁路时需闭锁整个STATCOM三相链条的触发脉冲，在此期间无功电流为零，无法实现STATCOM的不间断运行。

现有各种旁路方法虽有效可行，但需闭锁阀组脉冲，旁路时间较长，且链节设计复杂，使得链节体积增大，成本增加。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路，其结构简单可靠易行,无需闭锁阀组脉冲，可保证当其中一个或不超过最大冗余数的多个链节发生故障时，将故障链节旁路保证链式静止无功发生器不间断运行。

解决上述技术问题，实用新型采用的技术方案是：

一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路，其特征是:包括四条并联支路，第一支路上串联有第一、第二电子注入增强栅晶体管IEGT1、IEGT2，第二支路上串联有第三、第四电子注入增强栅晶体管IEGT3、IEGT4，第三支路上串联有晶闸管SCR、电阻R和电感L,第四支路上接有电容C；在所述的第一支路的第一、第二电子注入增强栅晶体管和第二支路的第三、第四电子注入增强栅晶体管之间，分别引出开关线接在并联的旁路开关（KM）两侧和所述链节的上下级链节引出线上。

旁路电路开通原理：

正常运行时，第一支路和第二支路构成H桥功率单元，每个链节中第一支路和第二支路成对角的IEGT1、IEGT3同时开通和关断，成反对角的IEGT2、IEGT4也同时开通和关断，而且对角的一组IEGT和反对角的一组IEGT交替通断。

当某相链条中某个链节发生除功率开关器件之外的故障，首先将晶闸管SCR触发导通，将直流侧电容C储存的电能快速泄放；同时将同一支路的IEGT1、IEGT2（或IEGT3和IEGT4）同时导通，由于任意时刻对角的两个IEGT和反对角的两个IEGT有一组是导通状态，此时就会形成IEGT1和IEGT3（或IEGT2和IEGT4）的开关器件旁路方式；最后将旁路开关KM闭合，形成机械式的旁路，并将IEGT1、IEGT2、IEGT3、IEGT4全部关断。在上述旁路过程中，包含故障链节的链条运行不受影响，其它两相链条运行也不受影响。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1）利用晶闸管的快速触发导通和RL电路，将直流电容C的电能快速泄放，防止事故扩大。

2）正常运行时，冗余链节也投入运行，当不超过冗余数的链节发生故障时，通过在线旁路可以保证整个链条不必退出运行，提高了STATCOM运行的可靠性，而且降低了正常运行时的电压应力。

3）利用链节中本身固有的功率开关器件（IEGT1、IEGT2、IEGT3、IEGT4）作为核心旁路结构，在旁路时使同一支路的两个IEGT同时导通，利用器件旁路的方式，解决了旁路开关动作速度慢不能及时隔离故障链节而必然间断整个链条运行的弊端，实现了在线旁路的功能。

附图说明

图1为采用三角形连接的链式STATCOM电路结构图；

图2为链式STATCOM其中单相链条的电路结构图；

图3为三组链条中单个故障链节旁路示意图；

图4为单个链节旁路电路图。

具体实施方式

如图1和图2所示，采用三角形连接的链式STATCOM电路结构，采用单个链节旁路方案，即当某个链节（如A2）发生故障时，只需要将该链节旁路即可，其它任何链节硬件上不需要任何动作。单个链节旁路方案如图3所示。

图4所示为单个链节旁路电路图，包括四条并联支路，第一支路上串联有第一、第二电子注入增强栅晶体管IEGT1、IEGT2，第二支路上串联有第三、第四电子注入增强栅晶体管IEGT3、IEGT4，第三支路上串联有晶闸管SCR、电阻R和电感L,第四支路上接有直流电容C；在所述的第一、第二电子注入增强栅晶体管IEGT1、IEGT2和第二支路上串联有第三、第四电子注入增强栅晶体管IEGT3、IEGT4之间，分别引出开关线接在并联的旁路开关（KM）两侧和所述链节的上下级链节引出线上。

每相链节单元数为N，旁路单元数为j，j不能大于可最大允许的旁路链节单元数。载波频率为f；采用单极性载波移相方式，正常运行时，各功率单元载波移相角为

$a_i=\frac{1}{2\mathrm{fN}}\·i\left(s\right)i=\mathrm{1,2}......N$

正常运行时，第一支路和第二支路构成H桥功率单元，每个链节中第一支路和第二支路成对角的IEGT1、IEGT3同时开通和关断，成反对角的IEGT2、IEGT4也同时开通和关断，而且对角的两个IEGT和反对角的两个IEGT交替通断。

当某相链条中某个链节发生除功率开关器件之外的故障，首先将晶闸管SCR触发导通，将直流侧电容C储存的电能快速泄放；同时将同一支路的IEGT1、IEGT2（或IEGT3和IEGT4）同时导通，由于任意时刻对角的两个IEGT和反对角的两个IEGT有一组是导通状态，此时就会形成IEGT1和IEGT3（或IEGT2和IEGT4）的开关器件旁路方式；最后将旁路开关KM闭合，形成机械式的旁路，并将IEGT1、IEGT2、IEGT3、IEGT4全部关断。在上述旁路过程中，包含故障链节的链条运行不受影响，其它两相链条运行也不受影响。

由于故障链节的在线旁路后被隔离，故障链节所在的链条的链节数量减少，为了保证整相链条的输出电压保持不变，余下的每个正常的链条引出线的输出电压要相应增加。所采取的方法是对余下链条脉冲触发角进行移相，各功率单元载波移相角为

$a_i=\frac{1}{2f(N-j)}\·i\left(s\right)i=\mathrm{1,2},......,N-j$

同时，调整脉冲调制波的幅值，设无旁路情况时，调制波幅值为A，则旁路后调制波幅值A1为：

$A_1=\frac{N}{N-j}\·A$

在线旁路无需闭锁STATCOM脉冲，可实现STATCOM装置的不间断运行，这是传统旁路方案无法企及的。

旁路电路为整个链节提供保护，当链节单元正常运行时，H桥电路投入工作，旁路电路退出运行。当链节单元内部发生特定故障时（直流过压、直流欠压、冷却水泄露、电源故障），主控制器将旁路电路开通，隔离故障链节，无功电流通过旁路开关流通，其它非故障链节继续运行，STATCOM可实现不间断运行。

至于旁路后的故障链节，数量可以叠加，即每相链条只要不超过允许的冗余数量M（M一般为N的10%），STATCOM都可以不必停运。待计划性的停电检修时，再对故障链节进行修理，可大大节省人力和时间。

Claims (1)

1.一种链式静止无功发生器链节在线旁路电路，其特征是:包括四条并联支路，第一支路上串联有第一、第二电子注入增强栅晶体管（IEGT1、IEGT2），第二支路上串联有第三、第四电子注入增强栅晶体管（IEGT3、IEGT4），第三支路上串联有晶闸管(SCR)、电阻(R)和电感(L),第四支路上接有电容（C）；在所述的第一支路的第一、第二电子注入增强栅晶体管和第二支路的第三、第四电子注入增强栅晶体管之间，分别引出开关线接在并联的旁路开关（KM）两侧和所述链节的上下级链节引出线上。

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