專利名稱：一種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靈活交流輸電領(lǐng)域的靜止補(bǔ)償器，具體涉及一種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器。
背景技術(shù)：
隨著靈活交流輸電(FACTS)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列具有新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制器。可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器(Convertible Static Compensator, CSC)就是近幾年推出的一種全新的FACTS控制裝置。該裝置結(jié)合了包括統(tǒng)一潮流控制器在內(nèi)的現(xiàn)有串、并聯(lián)控制器的研究成果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過耦合變壓器連接方式的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)若干個(gè)電壓源換流器的不同組合，以優(yōu)化控制器結(jié)構(gòu)，靈活應(yīng)對(duì)系統(tǒng)變化，是靈活交流輸配電系統(tǒng)中最新一代的控制器。
可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器(CSC)是最近推出的FACTS控制器的一種新產(chǎn)品，它實(shí)際上是將基于同步變流器的串并聯(lián)補(bǔ)償器技術(shù)，通過在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)柔性化，使其可以更加靈活地應(yīng)對(duì)不斷變化的電力系統(tǒng)要求。CSC是由兩臺(tái)電壓源換流器、一個(gè)與輸電線路并聯(lián)的變壓器和兩個(gè)串聯(lián)的變壓器組成。通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器的不同運(yùn)行工作狀態(tài)，根據(jù)控制目標(biāo)的不同，CSC可以提供靜止同步補(bǔ)償器，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，統(tǒng)一潮流控制器和線間潮流控制器4種基本控制方式以及上述方式的任何組合，并相互轉(zhuǎn)換。
大容量CSC裝置中，電壓源換流器通常采用可關(guān)斷電力電子器件(典型器件如絕緣柵雙極型晶體管IGBT)串聯(lián)的方式提高裝置的耐壓能力?？申P(guān)斷器件IGBT串聯(lián)的技術(shù)難點(diǎn)主要表現(xiàn)在受技術(shù)壟斷的影響，具有自身限制短路電流特性的IGBT器件難以采購， IGBT串聯(lián)均壓的控制技術(shù)在理論上研究的不夠深入。為降低裝置輸出諧波，需要采用較高的開關(guān)頻率，因而裝置運(yùn)行損耗較大。這些限制了大容量CSC的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，避免了器件串聯(lián)的技術(shù)難點(diǎn)，便于分相控制和模塊化設(shè)計(jì)，通過冗余技術(shù)可旁路故障單元，提高裝置運(yùn)行可靠性；且器件開關(guān)頻率低，裝置運(yùn)行損耗小。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
—種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其改進(jìn)之處在于，所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器包括靜止同步補(bǔ)償器I、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2和串聯(lián)變壓器12 ；
所述靜止同步補(bǔ)償器I包括換流器7和啟動(dòng)電路5 ；
所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2包括換流器9、串聯(lián)變壓器10和轉(zhuǎn)換開關(guān)11 ；
所述換流器7 —端通過啟動(dòng)電路5并聯(lián)接入輸電線路I中；所述換流器7的另一端與換流器9的一端連接；
所述換流器9的另一端依次通過轉(zhuǎn)換開關(guān)11和串聯(lián)變壓器10串聯(lián)接入輸電線路 II中；
所述串聯(lián)變壓器12串聯(lián)接入輸電線路I中；
所述統(tǒng)一潮流控制器包括旁路開關(guān)4 ;所述旁路開關(guān)4與所述串聯(lián)變壓器10并聯(lián)。
其中，在所述靜止同步補(bǔ)償器I和所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2之間設(shè)置支撐電容 3 ;所述支撐電容3分別與所述靜止同步補(bǔ)償器I和所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2并聯(lián)。
其中，所述靜止同步補(bǔ)償器I包括并聯(lián)變壓器8、并聯(lián)變壓器14和轉(zhuǎn)換開關(guān)15 ;所述換流器7的一端依次通過啟動(dòng)電路5、轉(zhuǎn)換開關(guān)15和并聯(lián)變壓器8并聯(lián)接入輸電線路I 中；
所述并聯(lián)變壓器14并聯(lián)接入輸電線路II中。
其中，所述啟動(dòng)電路5包括并聯(lián)的電阻和開關(guān)。
其中，所述并聯(lián)變壓器8原邊并聯(lián)接入輸電線路I中，所述并聯(lián)變壓器8副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)15—端連接。
其中，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)15另一端與啟動(dòng)電路5連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)15包括觸頭I’、 觸頭2’和觸頭3’ ；
所述啟動(dòng)電路5通過轉(zhuǎn)換開關(guān)15的I’和3’觸頭與并聯(lián)變壓器8并聯(lián)接入輸電線路I中；
所述啟動(dòng)電路5通過轉(zhuǎn)換開關(guān)15的2’和3’觸頭與并聯(lián)變壓器14并聯(lián)接入輸電線路II中。
其中，所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2包括啟動(dòng)電路6 ;所述啟動(dòng)電路6 —端與所述換流器9連接；所述啟動(dòng)電路6另一端與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)11連接。
其中，所述啟動(dòng)電路6包括并聯(lián)的電阻和開關(guān)。
其中，所述串聯(lián)變壓器10原邊串聯(lián)接入輸電線路II中，所述串聯(lián)變壓器10的副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)11連接；所述串聯(lián)變壓器10連接負(fù)載。
其中，所述統(tǒng)一潮流控制器包括旁路開關(guān)13 ;所述旁路開關(guān)13與所述串聯(lián)變壓器 12并聯(lián)。
其中，所述換流器7由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和N個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過電抗器與所述啟動(dòng)電路5連接；另一端與另兩個(gè)橋臂的級(jí)聯(lián)的子模塊一端連接，形成所述換流器7的正負(fù)極母線；或
所述換流器7由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和N個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述啟動(dòng)電路5連接，另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成所述換流器7正負(fù)極母線。
其中，所述換流器9由3相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和M個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過電抗器與所述變壓器10連接；另一端與另兩個(gè)橋臂的級(jí)聯(lián)的子模塊一端連接，形成所述換流器9正負(fù)極母線，與所述換流器7的正負(fù)極母線連接；或
所述換流器9由3相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和M個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述變壓器10連接；另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成所述換流器9正負(fù)極母線，與所述換流器7的正負(fù)極母線連接。
其中，所述子模塊由半橋結(jié)構(gòu)與直流電容并聯(lián)構(gòu)成，所述半橋結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)串聯(lián)CN 102983577 A書明說3/5頁的IGBT模塊，每個(gè)IGBT模塊包括反并聯(lián)的IGBT和二極管；
所述半橋結(jié)構(gòu)中點(diǎn)與IGBT發(fā)射極之間并聯(lián)子模塊旁路電路；
所述直流電容通過取能電源為子模塊的控制電路提供電源。
其中，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)11包括觸頭I’、觸頭2’和觸頭3’ ；
若所述啟動(dòng)電路6通過轉(zhuǎn)換開關(guān)11的I’和3’觸頭與串聯(lián)變壓器12串聯(lián)接入輸電線路I中，則所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器為統(tǒng)一潮流控制器UPFC ；
若所述啟動(dòng)電路6通過轉(zhuǎn) 換開關(guān)11的2’和3’觸頭與串聯(lián)變壓器10串聯(lián)接入輸電線路II中，則所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器為線間潮流控制器IPFC。
與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是
I、本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，可大幅提高裝置容量，無需采用復(fù)雜的IGBT器件串聯(lián)技術(shù)；
2、本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，可實(shí)現(xiàn)分相控制；
3、本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)；
4、本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，通過冗余技術(shù)可旁路故障單元，提高裝置運(yùn)行可靠性；
5、本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，為降低輸出諧波，IGBT器件串聯(lián)方案開關(guān)頻率通常較高，裝置損耗大；本方案采用了模塊化多電平換流器技術(shù)，各個(gè)器件的開關(guān)頻率低，但可實(shí)現(xiàn)對(duì)外等效開關(guān)頻率很高，減少輸出諧波，因此裝置運(yùn)行損耗小。


圖I是本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器的基本電路結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器主電路方案一的結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器主電路方案二的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器子模塊的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖I所示，圖I是本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器的基本電路結(jié)構(gòu)圖，可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器包括靜止同步補(bǔ)償器I、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2和串聯(lián)變壓器12 ;靜止同步補(bǔ)償器I包括換流器7和啟動(dòng)電路5 ;靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器 2包括換流器9、串聯(lián)變壓器10和轉(zhuǎn)換開關(guān)11 ;換流器7 —端通過啟動(dòng)電路5并聯(lián)接入輸電線路I中；換流器7的另一端與換流器9的一端連接；換流器9的另一端依次通過轉(zhuǎn)換開6關(guān)11和串聯(lián)變壓器10串聯(lián)接入輸電線路II中；串聯(lián)變壓器12串聯(lián)接入輸電線路I中。
實(shí)施例I
本實(shí)施例提供的一種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器如圖2 所示，包括靜止同步補(bǔ)償器I、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2和串聯(lián)變壓器12 ;靜止同步補(bǔ)償器I 包括換流器7和啟動(dòng)電路5 ;靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2包括換流器9、串聯(lián)變壓器10和轉(zhuǎn)換開關(guān)11 ;
換流器7由三相六橋臂構(gòu)成，六個(gè)橋臂結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和N(N 為自然數(shù))個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；所述子模塊級(jí)聯(lián)后通過電抗器與所述啟動(dòng)電路5連接； 具體的，子模塊的半橋結(jié)構(gòu)中點(diǎn)與下管IGBT發(fā)射極分別作為子模塊引出端，依次與前后的模塊級(jí)聯(lián)，再與一個(gè)電抗器串聯(lián)構(gòu)成I個(gè)橋臂，上下兩個(gè)橋臂串聯(lián)，構(gòu)成I相換流裝置，3相換流裝置整體并聯(lián)，并引出換流器7正負(fù)母線。上下橋臂中點(diǎn)處作為靜止同步補(bǔ)償器的輸出端，即在子模塊串聯(lián)電抗器后與啟動(dòng)電路5串聯(lián)后并聯(lián)接入輸電線路I。啟動(dòng)電路5包括并聯(lián)的電阻和開關(guān)。
換流器9和換流器7結(jié)構(gòu)相同，由三相六橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和 M(M為自然數(shù)，M可以等于N，也可以不等于N)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；子模塊級(jí)聯(lián)后通過電抗器、串聯(lián)變壓器10后和負(fù)載連接。換流器7的正負(fù)母線和換流器9的正負(fù)母線對(duì)應(yīng)連接。本實(shí)施例的子模塊通過電抗器與系統(tǒng)連接，一方面可以抑制來自電網(wǎng)的雷電、操作波對(duì)設(shè)備的侵害，另一方面可以抑制換流裝置輸出諧波。
串聯(lián)變壓器10原邊串聯(lián)接入輸電線路II中，串聯(lián)變壓器10的副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)11 連接；串聯(lián)變壓器10連接負(fù)載。
優(yōu)選的，本實(shí)施例在所述靜止同步補(bǔ)償器I和所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2之間設(shè)置支撐電容3 ;換流器7的正負(fù)母線和換流器9的正負(fù)母線之間并聯(lián)支撐電容3。兩個(gè)換流裝置通過由支撐電容3構(gòu)成的中間直流環(huán)節(jié)相連，這樣有功功率可以在兩個(gè)換流裝置之間進(jìn)行雙向傳遞；無功功率可由每個(gè)換流裝置在其交流側(cè)獨(dú)立地與系統(tǒng)進(jìn)行交換。
優(yōu)選的，本實(shí)施例的靜止同步補(bǔ)償器I包括還可以并聯(lián)變壓器8、并聯(lián)變壓器14和轉(zhuǎn)換開關(guān)15 ;換流器7的一端依次通過啟動(dòng)電路5、轉(zhuǎn)換開關(guān)15和并聯(lián)變壓器8并聯(lián)接入輸電線路I中；并聯(lián)變壓器14并聯(lián)接入輸電線路II中。
其中，并聯(lián)變壓器8原邊并聯(lián)接入輸電線路I中，并聯(lián)變壓器8副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)15一端連接。
其中，轉(zhuǎn)換開關(guān)15另一端與啟動(dòng)電路5連接；轉(zhuǎn)換開關(guān)15包括觸頭I’、觸頭2’和觸頭3’ ；啟動(dòng)電路5通過轉(zhuǎn)換開關(guān)15的I’和3’觸頭與并聯(lián)變壓器8并聯(lián)接入輸電線路 I中；啟動(dòng)電路5通過轉(zhuǎn)換開關(guān)15的2’和3’觸頭與并聯(lián)變壓器14并聯(lián)接入輸電線路II 中。并聯(lián)變壓器8和并聯(lián)變壓器14用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓與靜止同步補(bǔ)償器輸出電壓的匹配。
優(yōu)選的，本實(shí)施例的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器2還可以包括啟動(dòng)電路6，啟動(dòng)電路6由并聯(lián)的電阻和開關(guān)組成。啟動(dòng)電路6 —端與換流器9連接，另一端與串聯(lián)變壓器10 —端連接，變壓器10另一端串聯(lián)接入電網(wǎng)。啟動(dòng)電路6可以實(shí)現(xiàn)換流器9平穩(wěn)啟動(dòng)。變壓器10 用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓與靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸出電壓的匹配。
優(yōu)選的，本實(shí)施例的統(tǒng)一潮流控制器為了安全設(shè)置，還設(shè)置了旁路開關(guān)4和旁路開關(guān)13，旁路開關(guān)4與串聯(lián)變壓器10并聯(lián)，旁路開關(guān)13與串聯(lián)變壓器12并聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的退出。
本實(shí)施例的子模塊用于輸出所需電壓，采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器子模塊得結(jié)構(gòu)如圖4所示，其由半橋結(jié)構(gòu)與直流電容構(gòu)成，所述半橋結(jié)構(gòu)包括上下兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊，上管IGBT集電極與下管IGBT發(fā)射極之間并聯(lián)直流電容，半橋結(jié)構(gòu)中點(diǎn)與下管IGBT發(fā)射極之間并聯(lián)子模塊旁路電路，取能電源從直流電容器取電，為子模塊的控制電路提供控制電源。子模塊的直流電容用于提供子模塊電壓支撐。子模塊內(nèi)部故障時(shí)，其旁路電路用于使子模塊退出運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)靜止同步補(bǔ)償器的冗余運(yùn)行。取能電源用于給子模塊控制電路提供控制電源。控制電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)子模塊的控制、監(jiān)測(cè)及保護(hù)。本實(shí)施例的旁路電路可由開關(guān)實(shí)現(xiàn)，控制電路可由數(shù)字或模擬電路實(shí)現(xiàn)。取能電源可參考專利 201010624225. 6 或 ZL201020700480. X 實(shí)現(xiàn)。
轉(zhuǎn)換開關(guān)11包括觸頭I’、觸頭2’和觸頭3’;若啟動(dòng)電路6通過轉(zhuǎn)換開關(guān)11的I’ 和3’觸頭與串聯(lián)變壓器12串聯(lián)接入輸電線路I中，則可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器可以看作是統(tǒng)一潮流控制器UPFC ;若啟動(dòng)電路6通過轉(zhuǎn)換開關(guān)11的2’和3’觸頭與串聯(lián)變壓器10串聯(lián)接入輸電線路II中，則所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器可以看作是線間潮流控制器IPFC。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的另一采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器如圖3 所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I基本相同，但區(qū)別點(diǎn)在于
換流器7和換流器9中的電抗器的位置不同。本實(shí)施例的電抗器串聯(lián)在換流器7 和換流器9正負(fù)母線側(cè)，如圖3所示。其用于抑制換流裝置輸出諧波。
具體的，換流器7由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和N個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述啟動(dòng)電路5連接，另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成換流器7正負(fù)極母線。
換流器9由3相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和M個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述變壓器10連接；另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成換流器9正負(fù)極母線，與換流器7的正負(fù)極母線連接。
本發(fā)明提供的采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其中串聯(lián)變壓器可以有2臺(tái)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)15接入不同線路；或者并聯(lián)變壓器有2臺(tái)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)11 接入不同線路；也可以兩者都有，分別接入不同的線路中。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器包括靜止同步補(bǔ)償器(I)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器⑵和串聯(lián)變壓器(12)； 所述靜止同步補(bǔ)償器(I)包括換流器(7)和啟動(dòng)電路(5)； 所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(2)包括換流器(9)、串聯(lián)變壓器(10)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)； 所述換流器(7) —端通過啟動(dòng)電路(5)并聯(lián)接入輸電線路I中；所述換流器(7)的另一端與換流器(9)的一端連接； 所述換流器(9)的另一端依次通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)和串聯(lián)變壓器(10)串聯(lián)接入輸電線路II中； 所述串聯(lián)變壓器(12)串聯(lián)接入輸電線路I中； 所述統(tǒng)一潮流控制器包括旁路開關(guān)(4);所述旁路開關(guān)(4)與所述串聯(lián)變壓器(10)并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，在所述靜止同步補(bǔ)償器(I)和所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(2)之間設(shè)置支撐電容(3);所述支撐電容(3)分別與所述靜止同步補(bǔ)償器(I)和所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(2)并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述靜止同步補(bǔ)償器(I)包括并聯(lián)變壓器(8)、并聯(lián)變壓器(14)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(15);所述換流器(7)的一端依次通過啟動(dòng)電路(5)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(15)和并聯(lián)變壓器(8)并聯(lián)接入輸電線路I中； 所述并聯(lián)變壓器(14)并聯(lián)接入輸電線路II中。
4.如權(quán)利要求3所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述啟動(dòng)電路(5)包括并聯(lián)的電阻和開關(guān)。
5.如權(quán)利要求3所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述并聯(lián)變壓器(8)原邊并聯(lián)接入輸電線路I中，所述并聯(lián)變壓器(8)副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)(15) —端連接。
6.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(15)另一端與啟動(dòng)電路(5)連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(15)包括觸頭(I’)、觸頭(2’ )和觸頭(3’ )； 所述啟動(dòng)電路(5)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(15)的(I’)和(3’)觸頭與并聯(lián)變壓器(8)并聯(lián)接入輸電線路I中； 所述啟動(dòng)電路(5)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(15)的(2’ )和(3’ )觸頭與并聯(lián)變壓器(14)并聯(lián)接入輸電線路II中。
7.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(2)包括啟動(dòng)電路(6);所述啟動(dòng)電路(6) —端與所述換流器(9)連接；所述啟動(dòng)電路(6)另一端與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)連接。
8.如權(quán)利要求7所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述啟動(dòng)電路(6)包括并聯(lián)的電阻和開關(guān)。
9.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述串聯(lián)變壓器(10)原邊串聯(lián)接入輸電線路II中，所述串聯(lián)變壓器(10)的副邊與轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)連接；所述串聯(lián)變壓器(10)連接負(fù)載。
10.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述統(tǒng)一潮流控制器包括旁路開關(guān)(13);所述旁路開關(guān)(13)與所述串聯(lián)變壓器(12)并聯(lián)。
11.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述換流器(7)由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和N個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過電抗器與所述啟動(dòng)電路(5)連接；另一端與另兩個(gè)橋臂的級(jí)聯(lián)的子模塊一端連接，形成所述換流器(7)的正負(fù)極母線；或 所述換流器(7)由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和N個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述啟動(dòng)電路(5)連接，另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成所述換流器(7)正負(fù)極母線。
12.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述換流器(9)由3相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和M個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過電抗器與所述變壓器(10)連接；另一端與另兩個(gè)橋臂的級(jí)聯(lián)的子模塊一端連接，形成所述換流器(9)正負(fù)極母線，與所述換流器(7)的正負(fù)極母線連接；或 所述換流器(9)由3相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括I個(gè)電抗器和M個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；每個(gè)橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)后一端與所述變壓器(10)連接；另一端串聯(lián)電抗器后與另兩個(gè)橋臂的電抗器連接，形成所述換流器(9)正負(fù)極母線，與所述換流器(7)的正負(fù)極母線連接。
13.如權(quán)利要求11-12中任一項(xiàng)所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述子模塊由半橋結(jié)構(gòu)與直流電容并聯(lián)構(gòu)成，所述半橋結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊，每個(gè)IGBT模塊包括反并聯(lián)的IGBT和二極管； 所述半橋結(jié)構(gòu)中點(diǎn)與IGBT發(fā)射極之間并聯(lián)子模塊旁路電路； 所述直流電容通過取能電源為子模塊的控制電路提供電源。
14.如權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)包括觸頭(I，)、觸頭(2，)和觸頭(3，)； 若所述啟動(dòng)電路(6)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)的(I’ )和(3’ )觸頭與串聯(lián)變壓器(12)串聯(lián)接入輸電線路I中，則所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器為統(tǒng)一潮流控制器UPFC ； 若所述啟動(dòng)電路(6)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(11)的(2’ )和(3’ )觸頭與串聯(lián)變壓器(10)串聯(lián)接入輸電線路II中，則所述可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器為線間潮流控制器IPFC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器，包括靜止同步補(bǔ)償器、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器和串聯(lián)變壓器(12)；靜止同步補(bǔ)償器包括換流器(7)和變壓器；靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器(9)、串聯(lián)變壓器(10)和轉(zhuǎn)換開關(guān)；換流器(7)一端通過并聯(lián)變壓器(8)并聯(lián)接入輸電線路I中；換流器(7)的另一端與換流器(9)的一端連接；換流器(9)的另一端依次通過轉(zhuǎn)換開關(guān)和串聯(lián)變壓器(10)接入輸電線路II中；串聯(lián)變壓器(12)串聯(lián)接入輸電線路I中。本發(fā)明提供的方案避免了器件串聯(lián)的技術(shù)難點(diǎn)，便于分相控制和模塊化設(shè)計(jì)，通過冗余技術(shù)可旁路故障單元，提高裝置運(yùn)行可靠性；且器件開關(guān)頻率低，裝置運(yùn)行損耗小。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102983577SQ201210267170
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者武守遠(yuǎn), 王軒, 戴朝波, 王柯, 劉慧文, 包海龍 申請(qǐng)人:中電普瑞科技有限公司, 上海市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司