专利名称：一种基于mmc的无变压器statcom拓扑结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于MMC(Modular Multilevel Converter)模块化多电平逆 变器的无变压器STATC0M拓扑。
背景技术：
在电力系统中，无功功率是影响电压稳定的一个重要因素，它关系到整个电力系 统能否安全稳定的运行，无功补偿是保证电力系统高效可靠运行的有效措施之一。全国范围内的配电网改造正在全面开展，解决目前电网尤其是低压城网和农网有 功功率损耗大、压降大的最切实可行的办法就是采用高性能的无功功率补偿装置，就地补 偿负载的感性无功功率，减少无功功率在线路上的传输，降低输配电设备上的有功功率损 耗和电压降落，提高系统的输配电能力。静止同步补偿器(STATC0M)具有非常广阔的应用 前景和巨大的市场潜力。现有技术中的无功补偿装置都是直流电压逆变成三相交流电经过 变压器后送入电网，具有变压器的设计方式，使设备投资大、占地多，成本高，生产周期长。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构，该结构不 需要传统STATC0M并网侧的变压器，从而达到降低成本，节省空间，结构简单的目的。为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现一种基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构，其特征在于，由三相组成，每相由多 个模块化多电平逆变器的标准功率单元串联组成，经串联后的标准功率单元一端接在一 起，另一端与电感相连接；电感连接充电电阻，充电电阻并联一个开关后，再通过另一个开 关接入电网。所述的标准功率单元为半桥结构，两个IGBT串联，再并联一个直流电容。所述的标准功率单元通过充电电阻及电容供电，提供标准功率单元直流侧电压。与现有技术相比，本实用新型的新颖性和创造性体现在1，无变压器配置，使得设备成本降低1/2。2，无变压器配置，使得设备体积减少1/2。3，无变压器配置，使得设备重量减少1/2。4，无变压器配置，使得设备制造周期减少1/2。5，无变压器配置，省掉了承载变压器的结构与空间。6，无变压器配置，省掉了连接变压器的高压电缆。7，每个功率单元只有两个IGBT，大大减少了单元体积与成本。
图1是基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构图；图2是标准功率单元结构图；[0019]图3-1是功率单元输出状态为0状态的电流流向图；图3-2是功率单元输出状态为0状态的电流流向图；图4-1是功率单元输出状态为1状态的电流流向图；图4-2是功率单元输出状态为1状态的电流流向图。
具体实施方式
见图1，一种基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构，由三相组成，采用星型连接方 式。每相由η个modular multilevel converte模块化多电平逆变器的标准功率单元串联 组成，经串联后的标准功率单元一端接在一起，另一端与电感L相连接；电感L连接充电电 阻R，充电电阻R并联开关K2后，再通过另一个开关Kl接入电网。标准功率单元通过充电 电阻R及电容C(见图2)供电，提供标准功率单元直流侧电压。见图2，逆变器的标准功率单元由两个开关器件IGBT和直流侧电容C组成，开关器 件IGBTl和IGBT2相串联，再并以直流电容C，并且开关器件IGBTl和IGBT2分别并联一个 反接二极管Dl、D2。开关器件IGBTl与IGBT2的公共端，电容C与IGBT2的公共端作为每 个单元的输出端，与其他单元相连。本拓扑通过对标准功率单元开关器件导通与关断的控制，实现对电网无功功率的 补偿，提高电网质量。控制IGBT的栅极电压使其导通或者关断，可以使单元具有不同的电 路状态。定义IGBTl关断，IGBT2导通为单元的0状态，此时电流可以经IGBT2正向流过 (图3-1)，也可以经并联二极管D2反向流过(图3-2)。定义IGBTl导通，IGBT2关断为单 元的1状态，电流可以流经二极管Dl (图4-1)，此时电容充电；也可以流经IGBTl (图4_2)， 此时电容放电。该拓扑利用MMC功率单元串联，不需要变压器直接并入电网，省掉了变压器以及 相关的风机，高压电缆，辅助电路和承载变压器的结构与空间。
权利要求一种基于MMC的无变压器STATCOM拓扑结构，其特征在于，由三相组成，每相由多个模块化多电平逆变器的标准功率单元串联组成，经串联后的标准功率单元一端接在一起，另一端与电感相连接；电感连接充电电阻，充电电阻并联一个开关后，再通过另一个开关接入电网。
2.根据权利要求1所述的一种基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构，其特征在于，所 述的标准功率单元为半桥结构，两个IGBT串联，再并联一个直流电容。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于MMC的无变压器STATC0M拓扑结构，其特征在 于，所述的标准功率单元通过充电电阻及电容供电，提供标准功率单元直流侧电压。
专利摘要本实用新型涉及一种基于MMC的无变压器STATCOM拓扑结构，由三相组成，每相由多个模块化多电平逆变器的标准功率单元串联组成，经串联后的标准功率单元一端接在一起，另一端与电感相连接；电感连接充电电阻，充电电阻并联一个开关后，再通过另一个开关接入电网。所述的标准功率单元通过充电电阻及电容供电，提供标准功率单元直流侧电压。优点是该结构可省掉传统STATCOM并网侧的变压器，从而达到降低成本，节省空间，结构简单的目的。
文档编号H02J3/18GK201774259SQ201020267978
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者张坤, 张跃平, 李太峰, 杨洋, 王振, 胡涛, 赵淑玉, 魏西平 申请人:荣信电力电子股份有限公司