一种基于级联h桥statcom的无功补偿兼滤波装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于级联H桥STATCOM的无功补偿兼滤波装置。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业和科学技术的发展，电力电子装置被广泛应用，在为人类创造物质 文明的同时也导致大量谐波注入电网，使电网电压和电流波形发生畸变，电能质量日益下 降。传统的高压电网滤波装置一般为FC、TSC等无源滤波装置，近几年低压电网滤波装置又 流行使用有源电力滤波器（APF)，但以上这些装置，均不能有效治理高压电网上各次高次谐 波治理的要求，而且对低次谐波有放大作用。
【发明内容】
[0003] 为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于级联H桥STATCOM的无 功补偿兼滤波装置，能快速连续补偿无功及有效滤除高压电网15次以下谐波。
[0004] 本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：
[0005] -种基于级联H桥STATCOM的无功补偿兼滤波装置，包括级联H桥STATCOM模块 以及控制模块；所述级联H桥STATCOM模块包括三个级联多电平逆变器，所述级联多电平 逆变器包括η个串联的H桥单元，每个H桥单元设有四个开关器件Tl、T2、T3、T4及直流电 容，开关器件Tl、Τ2及开关器件Τ3、Τ4串联后分别与直流电容并联，四个开关器件Tl、Τ2、 Τ3、Τ4各并接有反向的二极管，开关器件Tl、Τ2的公共端和开关器件Τ3、Τ4的公共端作为 每个H桥单元的输出端，多个H桥单元的输出端首尾相连；三个级联多电平逆变器采用星型 接法，三个级联多电平逆变器的尾输出端短接构成中性点Ν，首输出端分别作为A、B、C相输 出端，所述A、B、C相输出端分别经充电电阻、滤波电感与三相电网相连；所述控制模块用于 对三相电网的电谐波电流进行检测，输出PWM驱动脉冲至级联H桥STATCOM模块，级联H桥 STATCOM模块向三相电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波 电流为零。
[0006] 进一步，所述对谐波电流的检测采用ip-iq谐波检测法，首先通过传感器采集三相 电流和电压波形信号，设三相电路各相电流和电压分别为i a、ib、i。和e a、eb、e。；
[0007] 采用PLL锁相环和正、余弦信号发生装置处理传感器采集到的电压信号，得到与A 相电网电压ea同相位的正弦信号sin ω t和对应的余弦-cos ω t ;把a-b-c三相静止坐标系 通过坐标变换转化为α - β两相静止垂直坐标系，a-b-C三相对称电流互差120°，α - β两 相静止垂直坐标系的α轴与a-b-C三相静止坐标系中a轴方向相同，β轴超前α轴90° 相角度；
[0008] 通过以下计算式算出瞬时有功电流ip和瞬时无功电流i q:
[0009]
[0010] 其中，
[0011] 通过LPF滤波得出ip、iq的直流分量?、I;
[0012] 这里&、&是由1、紅、1。的基波分量1#、^1产生的，因此得出：
[0013]
[0014] 将ia、ib、i。与基波分量i af、ibf、Lf相减即可得各相的谐波分量i ah、ibh、U。
[0015] 进一步，所述级联多电平逆变器采用载波移相SPffM技术进行调制。
[0016] 进一步，所述控制模块还具有故障保护、遥信变位上报、故障录波功能。
[0017] 进一步，所述开关器件Tl、T2、T3、T4为晶体管。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明采用的一种基于级联H桥STATC0M的无功补偿兼滤 波装置，能实现高压侧母线无功功率连续可调，同时有效滤除15次以下谐波；级联多电平 逆变器输出电平数多，谐波含量小，不再需要滤波回路；多个H桥单元串联结构保证装置灵 活地拓展电压等级和容量，大大提高了 STATC0M使用范围和产品竞争力。
【附图说明】
[0019] 以下结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0020] 图1是本发明的结构示意图；
[0021] 图2是本发明的H桥单元的结构示意图；
[0022] 图3是单个H桥单元的调制波形图；
[0023] 图4是ip_iq检测算法的原理图；
[0024] 图5是未投入级联H桥STATC0M模块时的35kV母线电流波形图；
[0025] 图6是未投入级联H桥STATC0M模块时的谐波电流波形图；
[0026] 图7是投入级联H桥STATC0M模块后的35kV母线电流波形图；
[0027] 图8是投入级联H桥STATC0M模块前的谐波频谱分析示意图；
[0028] 图9是投入级联H桥STATC0M模块后的谐波频谱分析示意图。
【具体实施方式】
[0029] 参照图1、图2,本发明的一种基于级联H桥STATC0M的无功补偿兼滤波装置，包括 级联H桥STATC0M模块以及控制模块。
[0030] 所述级联H桥STATC0M模块包括三个级联多电平逆变器，所述级联多电平逆变器 包括η个串联的H桥单元，每个H桥单元设有四个开关器件TI、T2、T3、T4及直流电容，进一 步，所述开关器件Tl、Τ2、Τ3、Τ4为晶体管。开关器件Tl、Τ2及开关器件Τ3、Τ4串联后分别 与直流电容并联，四个开关器件Tl、T2、T3、T4各并接有反向的二极管，开关器件Tl、T2的 公共端和开关器件T3、T4的公共端作为每个H桥单元的输出端，多个H桥单元的输出端首 尾相连；三个级联多电平逆变器采用星型接法，三个级联多电平逆变器的尾输出端短接构 成中性点N，首输出端分别作为A、B、C相输出端，所述A、B、C相输出端分别经充电电阻、滤 波电感与三相电网相连。单个H桥单元可输出正电平、零电平、负电平，当开关器件Tl、T4 导通时，输出正电平；当开关器件T2、T3导通时，输出负电平；当开关器件Tl、T3或者T2、 T4导通时，输出零电平，而η个串联的H桥单元可实现输出2n+l个电平。H桥单元正常运 行必须靠直流侧的电容器电压支撑，在逆变器接入交流电源开始运行时，由各可关器件的 反向续流二极管构成整流器，对直流电容器充电。在逆变器开始正常运行后，直流电容器的 储能将会用来满足逆变器的内部损耗，电容电压会下降，须不断的对电容器充电补能使电 压保持在正常工作范围。该拓扑结构可实现H桥单元整流和逆变两种运行状态。
[0031] 参照图3,所述级联多电平逆变器采用载波移相SPffM技术进行调制。对于由η个 H桥单元组成的单相级联多电平逆变器，每个H桥单元都采用低开关频率的SPffM调制方 法，各单元的正弦调制波相同，用η组三角载波分别进行调制，各三角载波具有相同的频率 和幅值，但相