一种静止同步补偿器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种静止同步补偿器及其控制方法，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，模块化多电平变流器的交流输出端与并网电抗器的输入端相连，并网电抗器的输出端通过多绕组三相变压器接入三相电网，模块化多电平变流器的桥臂具有多个，模块化多电平变流器的包括多个桥臂组，桥臂组之间相互并联，桥臂组与模块化多电平变流器的公共直流侧电容相并联，桥臂组由上桥臂组和下桥臂组串联组成，上桥臂组和下桥臂均由桥臂电感和多个半桥臂模块串联构成，模块化多电平变流器的交流输出端从上桥臂组和下桥臂组的连接点引出。本发明专利技术提供的静止同步补偿器及其控制方法能够提高补偿器的耐压等级和容量。

A static synchronous compensator and its control method

The invention discloses a static synchronous compensator and its control method, the static synchronous compensator comprises a modular multilevel converter, multi winding three-phase transformer and parallel reactor, the input end of the AC output terminal of the modular multilevel converter and Grid Connected Reactors, reactor output grid side through the multi winding three-phase transformer three-phase power grid access bridge arm, modular multilevel converter with multiple, including a plurality of bridge arm set of modular multilevel converter, parallel to each other between the bridges, public bridge arm DC side capacitor group and modular multilevel converter connected in parallel, the bridge arm consisting of tandem arm and group bridges, bridge arm and the lower bridge arm are composed of arm inductor and a plurality of bridge arm module series, modular multilevel converters AC output from the upper bridge arm and the group The connection points of the lower bridge arm group are extracted. The static synchronous compensator and the control method provided by the invention can improve the withstand voltage grade and capacity of the compensator.

【技术实现步骤摘要】
一种静止同步补偿器及其控制方法
本专利技术涉及电网无功补偿领域，特别是涉及一种静止同步补偿器及其控制方法。
技术介绍
随着电力行业的不断发展，人们的用电需求逐渐增多，系统的无功需求也随之增大，静止同步补偿器(staticsynchronouscompensator，STATCOM)逐渐向着高压大容量的方向发展。模块化多电平变流器(ModularMultilevelConverter，MMC)由于其电压等级高、输出谐波小、功率密度大和高度模块化等优点被广泛应用于柔性直流输电和电机驱动等领域，应用MMC的新型无功补偿装置MMC-STATCOM能够满足系统高电压、大容量的需求，在电能质量治理领域有着广泛的应用前景。为了提高无功补偿装置的容量，需要使多台三相MMC-STATCOM并联工作，这种方式可以满足容量需求，但存在一些不稳定因素，包括：多MMC并联运行，线路参数相互耦合，形成复杂的谐振网络，使得系统发生谐振的风险增大；MMC之间的运行状态以及系统参数和控制参数的差异可能引起MMC单元之间的功率振荡；多个MMC共同运行难以实现协调控制；MMC之间形成环流，增加系统损耗，降低系统效率；需要多个公共直流侧电容，增加系统成本。目前，针对多变流器并联运行的谐振抑制和环流控制问题已经有一定研究，但无法从根本上消除上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种静止同步补偿器及其控制方法，能够在提高装置耐压等级和容量的同时，避免多MMC之间的协调控制；降低电路网络复杂度，减小系统谐振、功率振荡的风险；节约成本，保证无功补偿装置的安全可靠运行。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种静止同步补偿器，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有3N个，N为正整数。可选的，多个所述桥臂之间相互并联。可选的，所述桥臂与所述模块化多电平变流器的公共直流侧电容相并联。可选的，所述桥臂由上桥臂和下桥臂串联组成。可选的，所述上桥臂和下桥臂均由桥臂电感和多个半桥子模块串联构成。可选的，所述模块化多电平变流器的交流输出端从所述上桥臂和下桥臂的连接点引出。可选的，所述多绕组三相变压器的原边绕组和副边绕组分别采用不同的接线方式。本专利技术还提供了一种静止同步补偿器的控制方法，所述方法应用于一种静止同步补偿器，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有多个，所述桥臂之间相互并联，所述桥臂与所述模块化多电平变流器的公共直流侧电容相并联，所述桥臂由上桥臂和下桥臂串联组成，所述上桥臂和下桥臂均由桥臂电感和多个半桥臂模块串联构成，所述模块化多电平变流器的交流输出端从所述上桥臂和下桥臂的连接点引出；所述方法包括：采集电网负载侧电流iLA、iLB、iLC；对所述电网负载侧电流iLA、iLB、iLC进行三相坐标变换，得到d-q坐标系下的待补偿的无功电流指令iq_ref；将公共直流侧电容电压与参考信号做差，得到的差值信号；采用PI模块对所述差值信号进行处理，得到有功电流的参考指令id_ref；采集所述模块化多电平变流器的交流输出端的输出电流；对所述输出电流进行坐标变换，将所述输出电流从六相静止坐标系变换到两相旋转坐标系；将经过坐标变换后的所述输出电流中的无功电流与所述参考信号iq_ref做差，得到无功电流差值；将经过坐标变换后的所述输出电流中的有功电流与所述参考信号id_ref做差，得到有功电流差值；采用PI模块分别对所述无功电流差值和所述无功电流差值进行处理，分别得到输出信号Uq和Ud；对所述输出信号Uq和Ud进行坐标变换，得到开关元件的调制波；根据所述开关元件的调制波，采用载波移相调制方法，驱动主电路中的开关元件，使模块化多电平变流器的输出电流满足所需的无功功率。可选的，所述方法还包括：采用锁相环采集电网电压的相位；所述对所述电网负载侧电流iLA、iLB、iLC进行三相坐标变换，具体包括：根据电网电压的相位，对所述电网负载侧电流iLA、iLB、iLC进行三相坐标变换；所述对所述输出信号Uq和Ud进行坐标变换，具体包括：根据电网电压的相位，对所述输出信号Uq和Ud进行坐标变换。可选的，所述方法还包括：采用d-q负序旋转坐标系下的环流抑制方法对模块化多电平变流器的桥臂环流进行处理。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的静止同步补偿器通过增加MMC桥臂个数，提高了交流侧输出电流等级，进而增加STATCOM的补偿容量。相比于多MMC并联运行的方式，本专利技术提供的静止同步补偿器控制方法只对一个MMC进行控制，降低了多MMC之间的协调控制复杂度，易于工程实现，同时避免了多个MMC并联的环流问题，减少系统损耗。而且，本专利技术电路相对简单，系统谐振和功率振荡的风险较低。此外，本专利技术只需要一个公共直流侧，成本更加节约。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例静止同步补偿器的结构示意图；图2为本专利技术实施例静止同步补偿器中的模块化多电平变流器的拓扑结构图；图3为本专利技术实施例无功补偿工况下静止同步补偿器的控制框图；图4为本专利技术实施例在d-q负序旋转坐标系下的环流抑制方法示意图；图5为本专利技术实施例在感性负载和容性负载切换时的网侧电压电流波形图；图6为本专利技术实施例MMC输出无功功率的波形图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种静止同步补偿器及其控制方法，能够在提高装置耐压等级和容量的同时，避免多MMC之间的协调控制；降低电路网络复杂度，减小系统谐振、功率振荡的风险；节约成本，保证无功补偿装置的安全可靠运行。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例静止同步补偿器的结构示意图，如图1所示，本专利技术提供的静止同步补偿器包括模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有多个，可以为3N个，N为正整数。图2为本专利技术实施例静止同步补偿器中的模块化多电平变流器的拓扑结构图，如图2所示，所述模块化多电平变流器的包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止同步补偿器，其特征在于，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有3N个，N为正整数。

【技术特征摘要】
1.一种静止同步补偿器，其特征在于，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有3N个，N为正整数。2.根据权利要求1所述的静止同步补偿器，其特征在于，多个所述桥臂之间相互并联。3.根据权利要求1所述的静止同步补偿器，其特征在于，所述桥臂与所述模块化多电平变流器的公共直流侧电容相并联。4.根据权利要求2所述的静止同步补偿器，其特征在于，所述桥臂由上桥臂和下桥臂串联组成。5.根据权利要求4所述的静止同步补偿器，其特征在于，所述上桥臂和下桥臂均由桥臂电感和多个半桥子模块串联构成。6.根据权利要求4或5所述的静止同步补偿器，其特征在于，所述模块化多电平变流器的交流输出端从所述上桥臂和下桥臂的连接点引出。7.根据权利要求1所述的静止同步补偿器，其特征在于，所述多绕组三相变压器的原边绕组和副边绕组分别采用不同的接线方式。8.一种静止同步补偿器的控制方法，其特征在于，所述方法应用于一种静止同步补偿器，所述静止同步补偿器包括：模块化多电平变流器、多绕组三相变压器和并网电抗器，所述模块化多电平变流器的交流输出端与所述并网电抗器的输入端相连，所述并网电抗器的输出端通过所述多绕组三相变压器接入三相电网，所述三相电网与负载连接，所述模块化多电平变流器的桥臂具有多个，所述桥臂之间相互并联，所述桥臂与所述模块化多电平变流器的公共直流侧电容相并联，所述桥臂由上桥臂和下桥臂串联组成，所述上桥臂和下桥臂均由桥臂电感和多个半桥子模块串联构成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚钢，周荔丹，李欣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31