一种基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置的制作方法

技术特征：

1.一种基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：包括直接通过连接电感并联在公共节点的STATCOM系统，所述STATCOM系统包括桥臂相A、桥臂相B、桥臂相C和桥臂相D；

所述桥臂相A、桥臂相B、桥臂相C由开关器件构成，分别与电网的A、B、C相连接，形成无功电流和负序电流的补偿通道；

所述桥臂相D由两个电感组成，与电网的中性点连接，形成零序电流补偿通道，以实现电网或负载不平衡下的全电流补偿；

所述STATCOM系统，根据ip-iq方法计算所需补偿的无功电流、负序电流和零序电流的指令值，再计算MMC按指令电流输出补偿电流所对应的变换器端口电压，采用载波移相调制策略合成所要求的端口输出电压。

2.如权利要求1所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述STATCOM系统的直流侧不包含储能支撑电容。

3.如权利要求1所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述STATCOM系统中的所述桥臂相A、所述桥臂相B和所述桥臂相C的结构相同，且桥臂相A、桥臂相B和桥臂相C均由上桥臂和下桥臂串联组成。

4.如权利要求3所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述上桥臂由多个半桥子模块依次首尾串联形成上、下两端口电路，所述下桥臂和所述上桥臂的结构相同，且所述下桥臂的下端口连接所述上桥臂的下端口共同组成一个桥臂相，即，所述上桥臂的结构旋转180度作为下桥臂与上桥臂顺接。

5.如权利要求4所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述上桥臂和下桥臂分别包含2N个子模块，N为非负整数；所述上桥臂和下桥臂的连接点两边各串联一个相同的缓冲电感。

6.如权利要求4所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述半桥子模块由两个全控开关器件串联，串联后形成的两端电路与电容并联，两个全控器件分别反并联一个二极管。

7.如权利要求5所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述桥臂相D由两个缓冲电感串联形成两端口电路，缓冲电感与桥臂相A、桥臂相B、桥臂相C中的缓冲电感相同。

8.如权利要求1所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述桥臂相A、桥臂相B、桥臂相C、桥臂相D一端通过正的公共直流母线P连接，其另一端通过负的公共直流母线N连接；所述桥臂相A、桥臂相B、桥臂相C的中点引出端与电网连接，作为补偿电流的通道，桥臂相D的中点通过一个交流通道与电网中性点连接；所述交流通道由无源元件组成。

9.如权利要求8所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：所述STATCOM系统的公共直流母线P和公共直流母线N间的电势差为零；每个桥臂相的上桥臂和下桥臂合成电压表示为：

$u_{U.x}=\frac{cos\left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)+1}{2}{V}_C---\left(1\right)$

$u_{L.x}=\frac{-cos\left({\mathrm{\ω}}_{0}t\right)-1}{2}{V}_C---\left(2\right)$

其中，V_C为一个桥臂的所有子模块电容电压之和，ω₀是工频角频率，

则公共直流母线P和N的电压为uPN：

u_PN＝u_U+u_L＝0 (3)

其中，uU、uL分别为上桥臂和下桥臂的合成电压；

所述桥臂被等分为上、下两个子桥臂，每个子桥臂包含N个子模块，桥臂相的上桥臂中上、下子桥臂中点与下桥臂的上、下子桥臂中点通过连接电容连接，形成能量通道。

10.如权利要求1所述的基于模块化多电平抑制电容电压脉动的STATCOM装置，其特征在于：高频分量的电压、电流表示成

u_U1＝u_e+U_hcos(ωt)

u_U2＝-u_e-U_hcos(ωt)

u_L1＝-u_e+U_hcos(ωt)

u_L2＝+u_e-U_hcos(ωt) (4)

其中，uU₁是上桥臂的上子桥臂合成电压，uU₂是上桥臂的下子桥臂合成电压；

uL₁是下桥臂的上子桥臂合成电压，uL₂是下桥臂的下子桥臂合成电压；ue是ih的激励，ue为高频量，其角频率为ω；

每个桥臂相的4个子桥臂电流为

i_U1＝I_hcos(ωt)

i_U2＝-I_hcos(ωt)

i_L1＝-I_hcos(ωt)

i_L2＝I_hcos(ωt) (5)

其中，iU₁是上桥臂的上子桥臂的电流，iU₂是上桥臂的下子桥臂的电流；iL₁是下桥臂的上子桥臂的电流，iL₂是下桥臂的下子桥臂的电流；

则各个子桥臂的功率为：

$p_{U1}=u_e{i}_h+\frac{1}{2}{U}_h{I}_{h}cos\left(2\mathrm{\ω}t\right)+\frac{1}{2}{U}_h{I}_h$

$p_{U2}=u_e{i}_h+\frac{1}{2}{U}_h{I}_{h}cos\left(2\mathrm{\ω}t\right)+\frac{1}{2}{U}_h{I}_h$

$p_{L1}=u_e{i}_h-\frac{1}{2}{U}_h{I}_{h}cos\left(2\mathrm{\ω}t\right)-\frac{1}{2}{U}_h{I}_h$

$p_{L2}=u_e{i}_h-\frac{1}{2}{U}_h{I}_{h}cos\left(2\mathrm{\ω}t\right)-\frac{1}{2}{U}_h{I}_h---\left(6\right)$；

所述的ih是一个被控自由度，控制ih的幅值和相位从而控制上下桥臂功率交换的方向和大小。