[发明专利]基于隔离型双向变换器的级联多电平电路的负序补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能质量改善方法，特别是涉及一种级联多电平电路的负序补偿方法。

背景技术

电力系统中，由于不对称或非线性负载的使用，其产生的三相不平衡负序和高次谐波电流注入三相电网系统，影响了供电系统的电能质量，同时也会引起大量的附加损耗。有源电力滤波器及无功补偿器等装置是有效的改善电能质量的方案。然而在高压领域的应用中，由于受到器件耐压的限制，常用的方式是通过工频变压器连接通用的逆变桥主电路与高压电网，然而笨重的工频变压器大大增加了电力电子变换装置的成本、体积，并且限制了系统的效率。级联式补偿装置是高压系统中常见的应用装置，但是因为拓扑结构中不同相的储能电容的能量无法交换，因此使得这种结构对于负序分量的补偿受到一定的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决级联多电平电路不同相的储能电容能量交换问题，为主电路实现负序补偿提供能量交换通道。

本发明的技术方案如下：

通过高频隔离型多端口双向变换器来实现不同相之间电容上的能量交换。在级联多电平电路中，通过多端口双向变换器(Converter_k)建立各相储能电容之间的能量交换通道。将负序能量流入相上电容的能量通过隔离双向变换器，向负序流出相上的电容进行转移，实现各相的负序补偿，提高电能质量。

本发明的有益效果：

本发明在级联多电平拓扑结构的基础上，通过隔离双向变换器平衡各相的负序能量。通过采用负序能量平衡的方式，克服了传统级联多电平电路使用的局限性，拓宽了级联多电平电路的应用领域。

附图说明

图1为典型三相单级多电平电路的负序补偿结构框图

图2为典型三相k级级联多电平电路的负序补偿结构框图

图3(a)为二电平的H桥结构单元。

图3(b)为二极管箝位的三电平结构单元。

图4为N相k级级联多电平电路的负序补偿结构框图。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1是典型三相单级多电平电路的负序补偿结构框图，三个功率单元A₁、B₁、C₁分别构成A、B、C三相桥臂，电容C_A1、C_B1、C_C1分别是功率单元A₁、B₁、C₁的储能电容。当负序电流出现时，将导致各相上的电容电压不平衡，负序电流使得储能电容上的电压出现波动，能量流入相上的电容电压将上升，能量流出相上的电容电压将下降。每个双向变换器单元有三个端口，分别是P_A1、P_B1、P_C1，三个端口分别与C_A1、C_B1、C_C1相连，实现能量在三者之间的交换，即能量从负序能量流入相上的电容流向负序能量流出相上的电容，以此保证电容上能量的平衡。

图2是典型三相k级级联多电平电路的负序补偿结构框图。理论上，级数k取大于等于1的任意正整数。功率单元A₁、A₂……A_k构成A相桥臂；B₁、B₂……B_k构成B相桥臂；C₁、C₂……C_k构成C相桥臂；电容C_A1、C_A2……C_Ak是A₁、A₂……A_k的储能电容。同理，C_B1、C_B2……C_Bk是B₁、B₂……B_k的储能电容，C_C1、C_C2……C_Ck是C₁、C₂……C_k的储能电容。当负序电流出现时，将导致各相上的电容电压不平衡，以第k级级联单元为例，负序电流使得C_Ak、C_Bk、C_Ck上的电压出现波动，能量流入相上的电容电压将上升，能量流出相上的电容电压将下降。对于图中所示方案，可能出现一相负序能量流入、二相流出的情况，也可能出现一相负序能量流出、二相流入的情况。