一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统及方法_2

文档序号:9790031阅读:来源:国知局
线制 STATCOM的缺点,采用分相控制方式,不仅可W补偿正、负序电压,而且也可补偿零序电压。
[0051] 4、本发明所提供的技术方案,采用=相四线无功补偿器,不存在=相=线制 STATCOM中S相之间的禪合问题,因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制。
[0052] 5、本发明所提供的技术方案,在电网正常运行时,所述无功补偿器可用于无功动 态补偿,提高系统功率因数。
[0053] 6、本发明提供的技术方案,应用广泛,具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0054] 图1是本发明的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统的主接线图;
[0055] 图2是本发明的第一种单相结构图;
[0056] 图3是本发明的第二种单相结构图;
[0057] 图4是本发明的第一种S相结构图;
[0058] 图5是本发明的第二种S相结构图;
[0059] 图6是本发明的功率链结构图;
[0060] 图7是本发明的H桥子模块拓扑结构图;
[0061 ]图8是本发明的控制器框图;
[0062] 图9是本发明的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿方法的流程图。
[0063] 其中,1-直流输电系统逆变侧,2-交流母线,3-受端电网,4-S相无功补偿器,5-控 制器,6-H桥子模块,7-功率链,8-单相无功补偿器,9-单相变压器,IO-S相五柱式变压器, 11-电压检测单元,12-故障判别单元,13-电压调控单元,14-内环调控单元。
【具体实施方式】
[0064] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例,都属于本发明保护的范围。
[0065] 如图1所示,本发明提供一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统,包括无 功补偿器及用于控制无功补偿器的控制器5;
[0066] 无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧1的交流母线2及中性线之间,所述中性线 接地;
[0067] 交流母线2的受端侧连接有受端电网3。
[0068] 如图2所示,无功补偿器为单相无功补偿器8;
[0069] 单相无功补偿器8包括功率链7和单相变压器9;
[0070] 功率链7与单相变压器9的二次侧绕组并联,且单相变压器9的一次侧绕组的两端 分别连接至两个输出端。
[0071] 如图3所示,无功补偿器为单相无功补偿器8;
[0072] 单相无功补偿器8中设有功率链7;
[0073] 功率链7的两端分别连接至两个输出端。
[0074] 如图4所示,无功补偿器为=相无功补偿器4;
[0075] =相无功补偿器4包括采用=相四线制接线且并联的=个的单相无功补偿器8,且 单相无功补偿器8中设有功率链7;
[0076] 各单相无功补偿器8的中性线接地。
[0077] 如图5所示,无功补偿器为=相无功补偿器4;
[0078] =相无功补偿器4包括=相五柱式变压器10及功率链单元,且功率链单元采用YO/ yO接法并联至=相五柱式变压器10的二次侧绕组;
[0079] 功率链单元包括=个并联的功率链7、且每个功率链7分别与在=相变压器的二次 侧中的每一相绕组并联;
[0080] =相五柱式变压器10的中性线接地。
[0081] 如图6所示,功率链7包括依次连接的第一输出端、电抗器、H桥子模块6单元及第二 输出端;
[0082] H桥子模块6单元包括依次连接的多个H桥子模块6,且每个H桥子模块6均设有2个 输出端。
[0083] 如图7所示,H桥子模块6包括电容器及功率开关管单元;功率开关管单元包括第一 功率开关管Sl、第二功率开关管S2、第=功率开关管S3及第四功率开关管S4;
[0084] 第一功率开关管Sl的发射极分别连接至第二功率开关管S2的集电极及H桥子模块 6的第一输出端;第一功率开关管Sl的集电极连接至电容器的正极;
[0085] 第二功率开关管S2的发射极连接至电容器的负极;
[0086] 第=功率开关管S3的发射极分别连接至第四功率开关管S4的集电极及H桥子模块 6的第二输出端;第=功率开关管S3的集电极连至电容器的正极;
[0087] 第四功率开关管S4的发射极连接至电容器的负极。
[0088] 如图8所示,控制器5包括电压检测单元11、故障判别单元12、电压调控单元13及内 环调控单元14;
[0089] 电压检测单元11用于检测对直流输电系统逆变侧1的交流母线2的S相电压;
[0090] 故障判别单元12用于分析电压检测单元11输出的S相电压信号,并判别受端电网 是否发生故障;
[0091] 电压调控单元13控制无功补偿器调控逆变侧交流母线2电压;当电压调控单元13 接收到故障判别单元12发出的电网故障信号时,比较及计算对预设的交流母线2电压整定 值与=相电压信号,输出=相无功电流指令信号;
[0092] 内环调控单元14输入=相无功电流指令信号,并采用分相控制方式分别对无功补 偿器的各相无功电流控制、子模块电容电压控制W及功率开关管进行触发控制。
[0093] 如图9所示,一种适用于直流输电系统换相失败的抑制方法,方法通过一种抑制直 流输电系统换相失败的并联补偿系统实现,并联补偿系统包括无功补偿器及用于控制无功 补偿器的控制器5,且无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧1的交流母线2及中性线之间; 包括如下步骤:
[0094] 步骤1.检测直流输电系统逆变侧1的交流母线2的=相电压;
[00M]步骤2.分析和判别=相电压信号值并将分析结果发送至故障判别单元12,故障判 别单元12判断受端电网是否发生故障;
[0096]若受端电网发生故障,则进入步骤3;
[0097] 若受端电网未发生故障,则返回步骤I;
[0098] 步骤3.比较及计算预设的交流母线2电压整定值与=相电压信号值;输出=相无 功电流指令信号;
[0099] 步骤4.根据=相无功电流指令信号触发无功补偿器的功率开关管;
[0100] 采用分相控制方式分别控制无功补偿器的各相输出无功电流分量,对母线电压跌 落进行补偿;同时控制无功补偿器的各相输出有功电流分量,维持子模块电容电压恒定。
[0101] 本发明提供一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿方法的具体应用例,如 下:
[0102] 如图1所示,在直流输电系统逆变侧(或受端)1的交流母线巧日中性线(接地线)0之 间并联无功补偿器4,当受端交流电网3发生故障时,补偿交流母线2的电压跌落;
[0103] 图2给出了本发明的无功补偿器的一种单相结构形式,图中包括一个功率链7和一 个单相变压器9。功率链7的两端分别并联在单相变压器9二次侧绕组两端,单相变压器9 一 次侧两端分别连接单相无功补偿器8的两个输出端。
[0104] 图3给出了本发明的无功补偿器的另一种单相结构形式,包括一个功率链7。功率 链7的两端分别连接单相无功补偿器8的两个输出端。
[0105] 图4给出了本发明的无功补偿器的=相结构图,图中包括3个单相无功补偿器8,采 用S相四线制接线,中性线接地。
[0106] 图5给出了本发明的无功补偿器的另一种=相结构图,图中包括=个功率链7和一 个=相变压器10,其中=相变压器10为五柱式变压器,采用YO/yO接法,功率链7的两端分别 并联在=相变压器10二次侧绕组两端,即a相功率链7的两端分别并联在=相变压器10二次 侧a相绕组两端、b相功率链7的两端分别并联在=相变压器10二次侧b相绕组两端、C相功率 链7的两端分别并联在=相变压器10二次侧C相绕组两端。=相变压器10的中性线接地。
[0107] 本发明的=相无功补偿器4无论采用图4所示的=个单相无功补偿器结构,还是采 用图5所示=个基于=相五柱式变压器的结构,都可W实现=相电流的独立控制,不仅可W 补偿正、负序电压,而且也可补偿零序电压,能避免立相立线制相之间的禪合 问题,更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制。
[0108] 如图6所示,图6中包括4只带有反并联二极管的功率开关管,即第一功率开关管 S1、第二功率开关管S2、第=功率开关管S3、第四功率开关管S4, W及电
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