CN207743702U - 一种链式statcom直流母线电压控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种链式STATCOM直流母线电压控制装置，属于无功补偿技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种链式STATCOM直流母线电压控制装置；解决该技术问题采用的技术方案为：本装置包括DC/DC变换器和STATCOM链节单元，DC/DC变换器的直流输出端与STATCOM链节单元的直流输出端相连，DC/DC变换器的直流输入端与变电站用直流电源的输出端相连，多个结构相同的STATOM链节单元级联形成一条STATCOM换流链，三条STATCOM换流链的头部各自通过一个电抗器连接至交流电源的不同相上，三条STATCOM换流链的尾部连接于中性线；本实用新型可广泛应用于无功补偿领域。
Description
技术领域
本实用新型一种链式STATCOM直流母线电压控制装置，属于无功补偿技术领域。
背景技术
静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）在无功补偿时具有响应速度快、体积小、功率调节范围宽、不易引起谐振等优点，在工业和新能源领域获得了广泛应用。
为了实现高压大容量和满足并网点的电能质量要求，高压（大于380V）STATCOM普遍采用链式结构，如图1所示。在35kV及以下电压等级应用时，为了降低成本，普遍采用星型结构。链式STATCOM结构中，每相换流链都是由多个链节单元级联组成，每个级联单元都包括全控型大功率器件、支撑电容及其触发、控制和保护电路。
实际应用中，STATCOM主要用来补偿电弧炉、电力机车和新能源并网等冲击性甚至不对称负荷的无功需求，这些负荷对无功补偿的速度提出了严苛要求。比如在新能源应用领域， 由于STATCOM的补偿速度，跟不上新能源对无功补偿速度的要求，导致新能源需要无功补偿时，补偿速度不够，新能源并网点恢复正常时，又会导致并网点电压升高，从而出现了过补偿现象，新能源发电设备面临着一会儿要进行低电压穿越，一会儿又要进行高电压穿越的现象，严重时，甚至会导致新能源发电设备跳闸。
针对冲击性和不平衡负荷，实用新型申请CN 105071418 A在指出其他控制方法具有控制算法复杂，计算量大等缺点的基础上，又提出了非线性解耦与重复控制相结合的双环叠加控制方法，其计算量和控制算法的复杂程度未必有多大的改善。
从理论上分析，采用自励方式控制的STATCOM装置，虽然可以省去励磁装置，但相比其带来的控制的复杂性，以及对STATCOM装置运行稳定性、售后服务的费用而言，其带来的优点几乎可以忽略。这是因为链式STACOM装置三相换流链是由多个相同链节单元构成，链节单元在硬件上不可能做到完全一致，实际上各个链节参数必然存在着一些差异。对直流母线取能的 STATCOM 而言，在启动过程中，各链节直流电容电压不平衡，会引起STATCOM 不能正常启动，甚至导致直流侧电容过电压，威胁装置安全。此外，在电网电压发生波动时，一方面会造成全控器件瞬态过电流，另一方面也会造成链节直流电容母线电压过高或过低，从而导致STATCOM退出运行。
实用新型内容
本实用新型一种链式STATCOM直流母线电压控制装置，克服了现有技术存在的不足，提供了一种利用站用电结合少量储能的方式，通过高频电力电子变压器来稳定直流母线电压的链式STATCOM直流母线电压控制装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种链式STATCOM直流母线电压控制装置,包括DC/DC变换器和STATCOM链节单元，STATOM链节单元包括H桥、直流支撑电容C、正极直流输入接口DC+和负极直流输入接口DC-，H桥和直流支撑电容C串联，直流支撑电容C的正极与正极直流输入接口DC+相连，直流支撑电容C的负极与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的正极输出端DCn+与正极直流输入接口DC+相连，DC/DC变换器的负极输出端DCN-与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的直流输入端与变电站用直流电源的输出端相连，变电站用直流电源用于保持STATCOM链节单元内直流电压的稳定，多个结构相同的STATOM链节单元级联形成一条STATCOM换流链，三条STATCOM换流链的头部各自通过一个电抗器连接至交流电源的不同相上，三条STATCOM换流链的尾部连接于中性线。
进一步，所述变电站用直流电源的输出电压为110V或220V，所述变电站用直流电源包括蓄电池组。
进一步，所述DC/DC变换器为背靠背全桥双向DC/DC变换器，背靠背全桥双向DC/DC变换器包括高绝缘电压高频变压器T。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：本装置简化了STATCOM的软件控制复杂程度，将软件实现的部分功能改用硬件控制电路来实现；本装置提高了STATCOM的响应速度；本装置不使用软启动柜，整体体积不会增加太多减少了STATCOM链节直流母线电压控制环节，降低了软件计算的工作量，加快了STATCOM响应时间和STATCOM应用场景（比如三相不对称等）。
附图说明
图1 为现有的链式STATCOM Y型接入系统原理图；
图2 为本实用新型的电路结构示意图；
图3 为本实用新型中变电站用直流电源与DC/DC变换器的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图2、图3所示，本实用新型一种链式STATCOM直流母线电压控制装置,包括DC/DC变换器和STATCOM链节单元，STATOM链节单元包括H桥、直流支撑电容C、正极直流输入接口DC+和负极直流输入接口DC-，H桥和直流支撑电容C串联，直流支撑电容C的正极与正极直流输入接口DC+相连，直流支撑电容C的负极与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的正极输出端DCn+与正极直流输入接口DC+相连，DC/DC变换器的负极输出端DCN-与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的直流输入端与变电站用直流电源的输出端相连，变电站用直流电源用于保持STATCOM链节单元内直流电压的稳定，多个结构相同的STATOM链节单元级联形成一条STATCOM换流链，三条STATCOM换流链的头部各自通过一个电抗器连接至交流电源的不同相上，三条STATCOM换流链的尾部连接于中性线。变电站用直流电源的输出电压为110V或220V变电站用直流电源也可以使用蓄电池组。
DC/DC变换器为背靠背全桥双向DC/DC变换器，背靠背全桥双向DC/DC变换器包括高绝缘电压高频变压器T。
本装置中，链式STATCOM的链节单元由两端口变成四端口，即除了链节单元固有的交流输入接口外，新增加了直流接口（DCn+和DCn-），所有STATCOM链节单元新增直流接口，通过DC/DC变换器与变电站用直流电源的正负极相连；使用背靠背全桥双向DC/DC变换器，升压后输出直流电压为800～1200V，能量可以双向流动。
由于新增DC/DC变换器的低压侧（DC+和DC-）并联在一起，故理论上DC/DC变换器的高压侧（DCn+和DCn-）将会被自动稳压；STATCOM链节单元实现了自动稳压后，STATCOM整体直流电压将实现稳定，STATCOM本身只负责进行无功补偿，将会大大减轻STATCOM本身的控制算法复杂性，实现STATCOM快速进行无功补偿。
上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种链式STATCOM直流母线电压控制装置,其特征在于：包括DC/DC变换器和STATCOM链节单元，STATOM链节单元包括H桥、直流支撑电容C、正极直流输入接口DC+和负极直流输入接口DC-，H桥和直流支撑电容C串联，直流支撑电容C的正极与正极直流输入接口DC+相连，直流支撑电容C的负极与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的正极输出端DCn+与正极直流输入接口DC+相连，DC/DC变换器的负极输出端DCn-与负极直流输入接口DC-相连，DC/DC变换器的直流输入端与变电站用直流电源的输出端相连，变电站用直流电源用于保持STATCOM链节单元内直流电压的稳定，多个结构相同的STATOM链节单元级联形成一条STATCOM换流链，三条STATCOM换流链的头部各自通过一个电抗器连接至交流电源的不同相上，三条STATCOM换流链的尾部连接于中性线。
2.根据权利要求1所述的一种链式STATCOM直流母线电压控制装置,其特征在于:所述变电站用直流电源的输出电压为110V或220V，所述变电站用直流电源包括蓄电池组。
3.根据权利要求1或2所述的一种链式STATCOM直流母线电压控制装置,其特征在于:所述DC/DC变换器为背靠背全桥双向DC/DC变换器，背靠背全桥双向DC/DC变换器包括高绝缘电压高频变压器T。
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108599219A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-09-28 | 太原理工大学 | 一种链式statcom直流母线电压控制装置及方法 |
| CN110707718A (zh) * | 2019-08-09 | 2020-01-17 | 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 | 用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法 |
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2018
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