本申請涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于t型三電平逆變器的statcom。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓不斷提高，電網(wǎng)中消耗的無功功率也隨之增大。為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，靜止同步補償器(staticsynchronouscompensator，statcom)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無功補償。

statcom主要包括逆變器與電容。電容用于為statcom提供直流電壓支撐；逆變器作為statcom的核心器件，由大功率的電力電子開關(guān)器件組成。早期，statcom使用的逆變器多為兩電平的逆變器。圖1為基于兩電平h橋逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，交流輸出側(cè)每相只有正和負兩種狀態(tài)，在高壓大容量的應(yīng)用中，往往采用功率開關(guān)器件的串聯(lián)方式，即多個h橋級聯(lián)。這種串聯(lián)方式要求所有串并聯(lián)的開關(guān)器件必須同時開通或關(guān)斷，即所有開關(guān)器件的開關(guān)特性要完全一致。但是，實際應(yīng)用中，開關(guān)器件間的匹配較為困難，因此，開關(guān)器件的利用因數(shù)降低，從而導(dǎo)致基于兩電平h橋逆變器的statcom的實現(xiàn)過程復(fù)雜，開關(guān)損耗大，且可靠性低。

之后，為了克服基于兩電平逆變器的statcom開關(guān)應(yīng)力大、交流側(cè)諧波較大等問題，出現(xiàn)了基于多電平逆變器的statcom。圖2為基于三電平npc逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，基于三電平npc逆變器的statcom(下文中簡稱npc型statcom)交流輸出側(cè)每相都具有正負零三種狀態(tài)，電平數(shù)越多，所得到的階梯波電平臺階越多，從而更加接近正弦波，諧波成分越少。

但是，由于npc逆變器使用的器件數(shù)量較多，從而造成npc型statcom的安裝繁瑣，也造成該類型statcom的損耗大、工作效率低。此外，由于反并聯(lián)二極管的開通損耗與開關(guān)管的開關(guān)損耗不一致，致使該類型的statcom發(fā)熱不均勻，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝嘶趖型三電平逆變器的statcom，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器使用器件數(shù)量多、且各器件間的損耗不一致，導(dǎo)致逆變器的損耗大的問題，從而導(dǎo)致基于該逆變器的statcom安裝復(fù)雜、工作效率低的問題。

一種基于t型三電平逆變器的statcom，包括電容器、t型逆變電路與交流輸出側(cè)，

所述電容器包括串聯(lián)的第一電容器c1與第二電容器c2，所述第一電容器c1與第二電容器c2的連接點為中點；

所述t型逆變電路為三相電路，每相電路包括與所述電容器并聯(lián)的一對橋臂，每對所述橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)管，兩個所述開關(guān)管的連接點為共連點；

所述中點與每對橋臂的共連點之間分別設(shè)有一中點鉗位電路，所述中點鉗位電路用于對中點電壓進行鉗位；

所述交流輸出側(cè)的一端連接所述共連點，另一端用于與電網(wǎng)系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地，每個所述中點鉗位電路包括兩個反向串聯(lián)的開關(guān)管。

優(yōu)選地，所述開關(guān)管包括igbt。

本申請?zhí)峁┑幕趖型三電平逆變器的statcom包括電容器、t型逆變電路與交流輸出側(cè)。電容器用于與電力系統(tǒng)做功率交換，即吸收電力系統(tǒng)的感性無功電流，或輸出容性無功電流。t型逆變電路包括多個開關(guān)管，通過控制每個開關(guān)管的閉合或打開，控制電容器接入電路與否，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的補償。本申請中，t型逆變電路為三相電路，每相電路包括橋臂與中點鉗位電路，每對橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)管，每相中點鉗位電路包括兩個反向串聯(lián)的開關(guān)管。通過調(diào)整每相電路中每個開關(guān)管的閉合或打開狀態(tài)，可使每相電路具有正、零、負三種狀態(tài)。與傳統(tǒng)的三電平逆變器的statcom相比，本申請?zhí)峁┑膕tatcom減少開關(guān)管使用數(shù)量，使statcom結(jié)構(gòu)簡單化，提高了statcom工作效率，減少了因過多開關(guān)管或其他電力器件造成的電力損耗，同時，也使statcom的安裝過程更加省時、便捷。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為基于兩電平h橋逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖2為基于三電平npc逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖3為一種基于t型三電平逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖4為a相輸出端的輸出狀態(tài)為+1的電路圖；

圖5為a相輸出端的輸出狀態(tài)為0的電路圖；

圖6為a相輸出端的輸出狀態(tài)為-1的電路圖；

圖7為ab相之間電壓為+2udc時的電路圖；

圖8為本申請t型statcom與傳統(tǒng)的npc型statcom的效率圖。

具體實施方式

圖3為一種基于t型三電平逆變器的statcom的拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，基于t型三電平逆變器的statcom(以下簡稱t型statcom)包括電容器、t型逆變電路與交流輸出側(cè)。

電容器包括串聯(lián)的第一電容器c1與第二電容器c2，第一電容器c1與第二電容器c2的連接點為中點。

t型逆變電路為三相電路，每相電路包括與電容器并聯(lián)的一對橋臂，每對橋臂均包括兩個串聯(lián)的開關(guān)管，兩個開關(guān)管的連接點為共連點。本申請中，三相電路中的橋臂分別為a相橋臂、b相橋臂及c相橋臂。a相橋臂包括上橋臂開關(guān)管ta1與下橋臂開關(guān)管ta4，上橋臂開關(guān)管ta1與下橋臂開關(guān)管ta4的連接點為共連點a；b相橋臂包括上橋臂開關(guān)管tb1與下橋臂開關(guān)管tb4，上橋臂開關(guān)管tb1與下橋臂開關(guān)管tb4的連接點為共連點b；c相橋臂包括上橋臂開關(guān)管tc1與下橋臂開關(guān)管tc4，上橋臂開關(guān)管tc1與下橋臂開關(guān)管tc4的連接點為共連點c。

中點與每對橋臂中點鉗位電路的共連點之間分別設(shè)有一中點鉗位電路，本申請中，中點與共連點a之間設(shè)有一中點鉗位電路，中點與共連點b之間設(shè)有一中點鉗位電路，中點與共連點c之間設(shè)有一中點鉗位電路。

中點鉗位電路用于對中點進行電壓鉗位，本申請中，每個中點鉗位電路通過兩個反向串聯(lián)的開關(guān)管實現(xiàn)對中點電壓的鉗位。兩個反向串聯(lián)的開關(guān)管是指兩個串聯(lián)的開關(guān)管的二極管方向相反連接，反向連接的二極管阻斷了中點與共連點之間的導(dǎo)通，限制了中點的電壓，同時，也使共連點的電壓以為正、負或零。

本實施例中，中點與共連點a之間的中點鉗位電路包括反向串聯(lián)的開關(guān)管ta2與開關(guān)管ta3；中點與共連點b之間的中點鉗位電路包括反向串聯(lián)的開關(guān)管tb2與開關(guān)管tb3；中點與共連點c之間的中點鉗位電路包括反向串聯(lián)的開關(guān)管tc2與開關(guān)管tc3。

t型statcom包括三相交流輸出側(cè)，分別為a相交流輸出側(cè)、b相交流輸出側(cè)與c相交流輸出側(cè)。a相交流輸出側(cè)的一端連接共連點a，另一端用于與電網(wǎng)系統(tǒng)連接；b相交流輸出側(cè)的一端連接共連點b，另一端用于與電網(wǎng)系統(tǒng)連接；c相交流輸出側(cè)的一端連接共連點c，另一端用于與電網(wǎng)系統(tǒng)連接。

開關(guān)管的實現(xiàn)形式有多種，本申請中，開關(guān)管采用igbt，igbt包括并聯(lián)的二極管與開關(guān)。igbt的損耗、反向并聯(lián)二極管的損耗及開關(guān)的損耗相近，因此，避免了傳統(tǒng)的statcom發(fā)熱不均的現(xiàn)象。

在分析statcom輸出無功電流前，假定直流電壓已經(jīng)建立，即電容器兩端的電壓已達到所需的電壓值udc,每個電容器承受的電壓為udc/2。然后，通過控制開關(guān)管的閉合或斷開,實現(xiàn)t型statcom對電網(wǎng)無功功率的補償，從而提高電網(wǎng)質(zhì)量。

本申請的t型statcom的每相電路具有三種輸出狀態(tài)：正(+1)、零(0)及負(-1)。以下將以a相為例說明三種三種輸出狀態(tài)。圖4為a相輸出端的輸出狀態(tài)為+1的電路圖，如圖4所示，當開關(guān)管ta1閉合、其他開關(guān)管斷開時，a相輸出端的輸出狀態(tài)為+1。圖5為a相輸出端的輸出狀態(tài)為0的電路圖，如圖5所示，當開關(guān)管ta2、ta3閉合、其他開關(guān)管斷開時，a相輸出端的輸出狀態(tài)為0。圖6為a相輸出端的輸出狀態(tài)為-1的電路圖，如圖6所示，當開關(guān)管ta4閉合、其他開關(guān)管斷開時，a相輸出端的輸出狀態(tài)為-1。同理，b相與c相也均具有三種+1、0、-1輸出狀態(tài)。

將t型statcom接入電網(wǎng)中，分別控制每相中的開關(guān)管的打開或閉合，將得到不同的相壓。以下將以ab相之間的電壓為例，ab相之間的電壓可出現(xiàn)+2udc、+udc、0、-udc、-2udc五種情況。

圖7為ab相之間電壓為+2udc時的電路圖，如圖7所示，a相中，開關(guān)管ta1閉合、開關(guān)管ta2、ta3、ta4斷開，b相中，開關(guān)管t4b閉合、開關(guān)管tb1、tb2、tb3斷開,補償電流從從a相出發(fā)，到b相結(jié)束，形成一個閉合回路，ab相之間電壓為+2udc。

本申請?zhí)峁┑幕趖型三電平逆變器的statcom包括電容器、t型逆變電路與交流輸出側(cè)。其中，t型逆變電路包括多個開關(guān)管，通過控制每個開關(guān)管的閉合或打開，控制電容器接入電路與否，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的補償。本申請中，t型逆變電路為三相電路，每相電路包括一對橋臂與中點鉗位電路，每對橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)管，每相中點鉗位電路包括兩個反向串聯(lián)的開關(guān)管。通過調(diào)整每相電路中每個開關(guān)管的閉合或打開狀態(tài)，可使每相電路具有正、零、負三種狀態(tài)。

與傳統(tǒng)的三電平逆變器的statcom相比，本申請?zhí)峁┑膕tatcom減少了開關(guān)管使用數(shù)量，使statcom結(jié)構(gòu)簡單化，提高了statcom工作效率，減少了因過多開關(guān)管或其他電力器件造成的電力損耗。圖8為本申請t型statcom與傳統(tǒng)的npc型statcom的效率圖，如圖8所示，相比于傳統(tǒng)statcom，本申請的t型statcom具有更高的效率，特別是在低功率時。

此外，本申請?zhí)峁┑膕tatcom減少了開關(guān)管使用量，也使statcom的安裝過程更加省時、便捷。