[发明专利]一种三角形连接链式换流器的三倍频环流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三角形连接链式换流器的三倍频环流抑制方法，尤其是涉及采用三角形连接链式换流器的静止无功发生器(STATCOM)的三倍频环流抑制方法，属于电压源换流器技术领域和动态无功补偿技术领域。

背景技术

基于电压源换流器的静止无功发生器(STATCOM)能够以很快的响应速度输出动态无功电流，提高系统的动态无功支撑能力，从而提高系统电压稳定性。在用户侧也可以通过STATCOM提高功率因数或者补偿不对称负荷，从而提高电能质量。链式换流器是通过全桥单元级联的一种多电平换流器拓扑结构，具有容易实现大电平数目的特点，从而易于实现高压大容量。链式换流器还具有谐波特性好和易于模块化实现等特点。目前链式换流器已经成为中高压STATCOM最为普遍的换流器型式。

链式换流器的每个桥臂由多个全桥单元(链节单元)级联构成的，三个桥臂可以连接成为星形的方式或者三角形的方式，组成三相链式换流器。在同等电网电压等级和装置容量等级的情况下，星形连接方式下各桥臂所承受的电压相对较低，但是桥臂流过的电流较大；三角形连接方式各桥臂所承受的电压相对较高，但是桥臂流过的电流较小。由于目前开关器件的通流能力有限，为了避免开关器件的并联，容量较大的STATCOM装置宜采用三角形连接方式的链式换流器。另外在系统不对称运行的条件下，由于星形连接方式的三相桥臂电流不能完全解耦控制，装置可控性存在较大的风险，不对称工况下的运行范围受到较大限制。三角形连接的链式换流器三相桥臂电流可以分别控制，在不对称工况下的可控性更好，并且具有更大的运行范围。因此目前较大容量的STATCOM装置多采用三角形连接的链式换流器结构。

但是三角形连接链式换流器存在三相桥臂间的三倍频环流问题。由于桥臂电流会通过脉冲宽度调制的开关动作耦合到各链节单元的直流电容中，引起直流电容电压的二倍频波动。链节单元直流电容电压的二倍频波动电压又通过脉冲宽度调制的开关动作耦合到链节单元交流端口上，从而在换流器桥臂上形成三倍频电压波动量。由于三相桥臂的三倍频电压波动量为同相位，因此在三相桥臂间将产生三倍频的环流。正常情况下这个三倍频环流只在三相桥臂间流动，并不会流入到电网中。但是这个三倍频环流会和正常的桥臂基频电流叠加，使桥臂电流有效值增加，并增大开关器件的电流负担，同时带来装置损耗的增加而影响效率。通常这个环流的大小只能通过桥臂电抗器进行限制，因此也制约了桥臂电抗器大小的选择。

发明内容

本发明的目的是提出一种三角形连接链式换流器的三倍频环流抑制方法，通过采集三相桥臂的三倍频环流，对其进行处理后产生三倍频电压的瞬时值信号，叠加在三相桥臂脉冲宽度调制的参考电压信号上，使三相桥臂产生一个抵消环流作用的三倍频电压，实现三角形连接链式换流器中三倍频环流的抑制，避免三倍频环流对三相桥臂的电流有效值的影响，并降低换流器的损耗。

本发明提出的三角形连接链式换流器的三倍频环流抑制方法，包括以下步骤：

(1)分别采集三角形连接链式换流器A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的电流瞬时值i_a、i_b和i_c，计算三角形连接链式换流器的三倍频环流瞬时值i₃，

(2)采集与三角形连接链式换流器相连的电网电压同步相位角θ；

(3)根据上述三倍频环流瞬时值i₃和同步相位角θ，对i₃cos(3θ)信号进行低通滤波，再乘以2，得到三倍频环流在d轴的反馈值I_3d；根据上述三倍频环流瞬时值i₃和同步相位角θ，对i₃sin(3θ)信号进行低通滤波，再乘以2，得到三倍频环流在q轴的反馈值I_3q；

(4)设定三倍频环流在d轴的参考值为0，根据上述三倍频环流在d轴的反馈值I_3d，计算d轴电流偏差信号ΔI_3d，ΔI_3d＝-I_3d；设定三倍频环流在q轴的参考值为0，根据上述三倍频环流q轴反馈值I_3q，计算q轴电流偏差信号ΔI_3q，ΔI_3q＝-I_3q；