一种串联电流源控制器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种串联电流源控制器。
【背景技术】
[0002]潮流控制是输电网面临的核心技术难题。目前潮流控制器主要有两种类型，一种是通过改变线路的等效阻抗，如图1所示的美国专利US00542495 “输电线潮流控制”，这种方法控制潮流时不能连续、精确调节，控制精度较差，另外还会给电网带来一定的谐波，影响电网电能质量。另一种是通过在线路上串入一个可控的电压源来实现，如图2所示的专利Ι09605642ΑΓ‘通用快速潮流控制器”，这种方法受大容量开关器件开关频率的限制，其输出的高次谐波含量较高，会对电网电能质量产生一定的影响。
【发明内容】
[0003]为了克服已有技术的不足，本发明提出一种串联电流源控制器，它将等效电流源通过电流源变流器、变流器侧滤波电容、滤波电感、电网侧滤波电容和变压器与电网串联连接。电流源变流器通过脉宽调节控制，输出幅值可控的高频脉冲电流，该电流通过变流器侧滤波电容后，滤去高次谐波电流，并在变流器侧滤波电容上形成幅值可控的电压，该电压经过滤波电感和电网侧滤波电容，进一步滤去了高次谐波电压，形成了高质量的输出电压作用在变压器的副边的两端，并通过变压器进行电压幅值的线性变换后，形成串联电压源串联在电网上。通过在电网上输出串联电压，该串联电流源控制器可用于对电网进行潮流控制，由于其输出串联电压的谐波含量小，可以克服已有发明的不足，满足电网高质量潮流控制的需求。
[0004]本发明串联电流源控制器有以下两种结构形式:
[0005]1、本发明串联电流源控制器的三相结构如下:第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关组成第一电流源变流器；第一开关的阴极与第四开关的阳极相连，其连接点为第三交流连接点；第一开关与第四开关构成第一电流源逆变器的第一半桥；第二开关的阴极与第五开关的阳极相连，其连接点为第二交流连接点；第二开关与第五开关构成第一电流源逆变器的第二半桥；第三开关的阴极与第六开关的阳极相连，其连接点为第一交流连接点；第三开关与第六开关构成第一电流源逆变器的第三半桥；第一开关的阳极、第二开关的阳极和第三开关的阳极连接在一起，其连接点为第一直流连接点；第四开关的阴极、第五开关的阴极和第六开关的阴极连接在一起，其连接点为第二直流连接点；第一等效电流源的电流流入端与第二直流连接点相连，第一等效电流源的电流流出端与第一直流连接点相连；第一交流连接点、第一电感的一端、第一电容器的一端相互连接；第二交流连接点、第二电感的一端、第二电容器的一端相互连接；第三交流连接点、第三电感的一端、第三电容器的一端相互连接；第一电容的另一端、第二电容器的另一端、第三电容的另一端相互连接构成第四交流连接点；第一电感的另一端与第四电容的一端相连；第二电感的另一端与第五电容的一端相连；第三电感的另一端与第六电容的一端相连；第四电容的另一端、第五电容器的另一端、第六电容的另一端相互连接构成第五交流连接点；第四电容的两端分别与第一变压器副边的两端连接；第五电容的两端分别与第二变压器副边的两端连接；第六电容的两端分别与第三变压器副边的两端连接；第一变压器原边的两端分别与外部电路第一相的输入端和外部电路第一相的输出端相连；第二变压器原边的两端分别与外部电路第二相的输入端和外部电路第二相的输出端相连；第三变压器原边的两端分别与外部电路第三相的输入端和外部电路第三相的输出端相连；所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关均为逆阻型开关，或者由逆导型开关串联一个二极管替代所述的逆阻型开关；所述的第一电流源变流器为两电平三相电流源变流器，或采用多电平或多重化等三相电流源变流器来提高功率输出等级。第四交流连接点和第五交流连接点或相互连接。
[0006]对所述结构形式的串联电流源控制器的控制方法如下:第一电流源变流器通过脉宽调节控制，输出幅值可控的三相高频脉冲电流，该三相高频脉冲电流通过变流器侧的第一电容、第二电容和第三电容后，滤去高次谐波电流，并在第一电容、第二电容和第三电容上形成幅值可控的三相电压，该三相电压经过第一电感、第二电感、第三电感、第四电容、第五电容和第六电容，进一步滤去高次谐波电压，所形成的三相输出电压分别作用在第一变压器的副边的两端、第二变压器副边的两端和第三变压器副边的两端，并通过变压器进行电压幅值的线性变换后，形成串联电压源串联在三相外部电路上，对三相外部电路实现串联电压补偿或者潮流控制的功能。
[0007]2、本发明另一种串联电流源控制器的单相结构如下:第一开关、第二开关、第三开关和第四开关组成第一电流源变流器；第一开关的阴极与第二开关的阳极相连，其连接点为第一交流连接点；第一开关与第二开关构成第一电流源逆变器的第一半桥；第三开关的阴极与第四开关的阳极相连，其连接点为第二交流连接点；第三开关与第四开关构成第一电流源逆变器的第二半桥；第一开关的阳极和第三开关的阳极相连，构成第一直流连接点；第二开关阴极和第四开关的阴极相连，构成第二直流连接点；第一等效电流源的电流流出端与第一直流连接点相连；第一等效电流源的电流流入端与第二直流连接点相连；第一电容器的两端分别与第一交流连接点和第二交流连接点相连；第一电感的一端与第一交流连接点相连，第一电感的另一端与第二电容的一端相连；第二电容器的另一端与第二交流连接点相连；第二电容的两端分别与第一变压器副边的两端相连；第一变压器原边的两端分别与外部电路的输入端和外部电路的输出端相连；所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关均为逆阻型开关，或者用逆导型开关串联一个二极管替代所述的逆阻型开关；所述的第一电流源变流器为单相两电平电流源变流器，或采用多电平或多重化等单相电流源变流器来提高功率输出等级。当第二电容上的电压幅值能够满足需要时，第一变压器可省略，第二电容的两端直接与外部电路串联。
[0008]对所述的这种结构形式的串联电流源控制器的控制方法如下:第一电流源变流器通过脉宽调节控制，输出幅值可控的单相高频脉冲电流，该单相高频脉冲电流通过变流器侧的第一电容后，滤去高次谐波电流，并在第一电容上形成幅值可控的单相电压，该单相电压经过第一电感和第二电容，进一步滤去高次谐波电压，所形成的单相输出电压作用在第一变压器副边的两端，并通过变压器进行电压幅值的线性变换后，形成串联电压源串联在单相外部电路上，对单相外部电路实现串联电压补偿或者潮流控制的功能。
【附图说明】
[0009]图1为美国专利US00542495 “输电线潮流控制”的拓扑结构图；
[0010]图2为专利WO 9605642A1 “通用快速潮流控制器”的控制框图；
[0011]图3为本发明实施例1的电路拓扑结构图；
[0012]图4为本发明实施例2的电路拓扑结构图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0014]图3为本发明的实施例1的拓扑结构。如图3所示，本发明实施例1的结构如下:第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6组成第一电流源变流器CSCl ;第一开关SI的阴极与第四开关S4的阳极相连，其连接点为第三交流连接点PA3 ;第一开关SI与第四开关S4构成第一电流源逆变器CSCl的第一半桥HBl ;第二开关S2的阴极与第五开关S5的阳极相连，其连接点为第二交流连接点PA2 ;第二开关S2与第五开关S5构成第一电流源逆变器CSCl的第二半桥HB2 ;第三开关S3的阴极与第六开关S6的阳极相连，其连接点为第一交流连接点PAl ;第三开关S3与第六开关S6构成第一电流源逆变器CSCl的第三半桥HB3 ;第一开关SI的阳极、第二开关S2的阳极和第三开关S3的阳极连接在一起，其连接点为第一直流连接点HH ;第四开关S4的阴极、第五开关S5的阴极和第六开关S6的阴极连接在一起，其连接点为第二直流连接点PD2 ;第一等效电流源CS的电流流入端与第二直流连接点PD2相连，第一等效电流源CS的电流流出端与第一直流连接点PDl相连；第一交流连接点PAl、第一电感LI的一端、第一电容器Cl的一端相互连接；第二交流连接点PA2、第二电感L2的一端、第二电容器C2的一端相互连接；第三交流连接点PA3、第三电感L3的一端、第三电容器C3的一端相互连接；第一电容Cl的另一端、第二电容器C2的另一端、第三电容C3的另一端相互连接构成第四交流连接点PA4 ;第一电感LI的另一端与第四电容C4的一端相连；第二电感L2的另一端与第五电容C5的一端相连；第三电感L3的另一端与第六电容C6的一端相连；第四电容C4的另一端、第五电容器C5的另一端、第六电容C6的另一端相互连接构成第五交流连接点PA5 ;第四电容C4的两端分别与第一变压器Trl副边的两端连接；第五电容C5的两端分别与第二变压器Tr2副边的两端连接；第六电容C6的两端分别与第三变压器Tr3副边的两端连接；第一变压器Trl原边的两端分别与外部电路第一相的输入端PSl和外部电路第一相的输出端PLl相连；第二变压器Tr2原边的两端分别与外部电路第二相的输入端PS2和外部电路第二相的输出端PL2相连；第三变压器Tr3原边的两端分别与外部电路第三相的输入端PS3和外部电路第三相的输出端PL3相连；所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6均为逆阻型开关，或者由逆导型开关串联一个二极管替代所述的逆阻型开关。
[0015]对图3所示的实施例1的控制方法为:第一电流源变流器CSCl通过脉宽调节控制，输出幅值可控的三相高频脉冲电流，该三相高频脉冲电流通过变流器侧的第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3后，滤去高次谐波电流，并在第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3上形成幅值可控的三相电压，该三相电压经过第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，进一步滤去高次谐波电压，所形成的三相输出电压分别作用在第一变压器Trl的副边的两端、第二变压器Tr2副边的两端和第三变压器Tr3副边的两