[发明专利]一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统应用技术领域，具体而言涉及一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器。

背景技术

随着经济的快速发展，无功功率已经成为电力系统中一个重要的物理量，大多数网络元件以及负载都需要消耗无功功率，这些无功通过发电机提供并且实现长距离的传送显然是不合理的，甚至是不可能的，合理的方法是在需要消耗无功功率的地方设置无功补偿装置，向电网吸收(或发出)无功。

早期的无功补偿装置有同步调相机、并联电容器等，它们存在体积大、成本高及动态补偿受限等多种缺点。因而后来出现了静止无功补偿装置，典型代表是静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(STATCOM)。SVC在动态调节基波无功时，还需考虑自身产生的高次谐波的消除问题，并且在系统电压低时，其无功补偿的能力会降低。STATCOM指由自换相的电力半导体桥式变流器来吸收或发出无功功率的动态补偿装置，能够动态地补偿快速变化的瞬时无功功率，控制灵活，调节速度快。但由于目前的主流STATCOM主功率电路采用DC/AC的电压源逆变结构。电压源逆变器的直流侧采用大容量电解电容器组作为储能元件，电解电容的使用带来如下问题:首先，电解电容寿命较短，容易损坏，从而使得STATCOM装置可靠性较差；其次，储能电容体积大，价格昂贵，大大限制了STATCOM的市场前景。所以传统STATCOM在工业生产上的应用并不广泛。

2008年，美国学者Deepak M.Divan提出了Inverter-less STATCOM的概念，其采用直接交交变换技术，在不需要直流侧大体积能量储存器件的情况下实现无功补偿功能。当交交变换器的负载侧接上传统交流无功补偿电容器时，通过调节交交变换器的占空比，可以使得交交变换器输入侧向电网侧提供幅值可连续调节的无功补偿电流，而且传统交流无功补偿电容器有着比储能电容体积小，重量轻，价格低，寿命长，可靠性高等优点。目前的新型静止无功补偿器研究都是基于降压型交交变换器展开，研究内容单一，而且在无功补偿电容器确定的情况下，其提供的无功补偿电流调节范围较小，也存在电网侧与无功补偿电容器之间未实现电气隔离、电压匹配弱和安全可靠性低的缺陷；尽管有着基于高频隔离式推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，但其所用功率开关管数量较多，增大了装置体积，增加了控制的复杂性，不易模块化制造，因而新型交交变换器的引入、无功补偿电流调节范围的扩大以及输入输出之间电气隔离的实现等方面都有待深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器，对电网侧的无功电流进行动态补偿。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器，包括三相静止无功补偿器主功率电路，其中每个单相静止无功补偿器主功率电路均包括依次连接的输入滤波器、反激式交交变换单元和无功补偿电容器。所述三相静止无功补偿器主功率电路包括a相静止无功补偿器主功率电路、b相静止无功补偿器主功率电路和c相静止无功补偿器主功率电路，a相静止无功补偿器主功率电路的一端连接至a相电网侧与a相无功负载之间的传输线上，b相静止无功补偿器主功率电路的一端连接至b相电网侧与b相无功负载之间的传输线上，c相静止无功补偿器主功率电路的一端连接至c相电网侧与c相无功负载之间的传输线上，a相静止无功补偿器主功率电路的另一端分别与b相静止无功补偿器主功率电路和c相静止无功补偿器主功率电路的另一端连接。

与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明的基于反激式交交变换器的静止无功补偿器无需大电解电容，使用的无功补偿电容器为薄膜电容器，整个装置价格更低，易模块化制造；(2)本发明的基于反激式交交变换器的静止无功补偿器采用高频隔离变压器实现了无功补偿电容器和三相三线制电网侧的电气隔离，提高了装置的可靠性；(3)在相同电网电压等级、变压器变比以及无功补偿电容器的客观条件下，本发明的基于反激式交交变换器的静止无功补偿器的无功补偿电流调节范围更广；(4)相对于基于高频隔离式推挽正激直接交交变换器的静止无功补偿器，本发明的静止无功补偿器所用的功率开关管数量、电感数量以及变压器绕组数均减少一半，体积小，控制较容易。

附图说明

图1是本发明一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器的系统结构图。

具体实施方式

一种基于反激式交交变换器的静止无功补偿器，包括三相静止无功补偿器主功率电路，其中每个单相静止无功补偿器主功率电路均包括依次连接的输入滤波器、反激式交交变换单元和无功补偿电容器。