一種靜止同步補(bǔ)償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種靜止同步補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜止同步補(bǔ)償裝置（STATCOM)是一種并聯(lián)型無功補(bǔ)償?shù)娜嵝越涣鬏旊姡‵ACTS)裝 置，它能夠發(fā)出或吸收無功功率。一般的，它是一種固態(tài)開關(guān)變流器，當(dāng)其輸入端接有電源 或儲(chǔ)能裝置時(shí)，其輸出端可獨(dú)立發(fā)出或吸收可控的有功和無功功率。它可在如下方面改善 電力系統(tǒng)性能：動(dòng)態(tài)電壓控制、功率振蕩阻尼、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓閃變控制等。STATCOM采用新 一代的電力電子器件，如門極可關(guān)斷晶閘管（GT0)、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)、集成門極 換向晶閘管（IGCT)等。與傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置相比，STATCOM具有調(diào)節(jié)連續(xù)、諧波小、損 耗低、運(yùn)行范圍寬、可靠性高、調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點(diǎn)，自問世以來，便得到了廣泛關(guān)注和飛速發(fā) 展。
[0003] 如圖1和圖2所示，已有的STATCOM結(jié)構(gòu)一般有2大類：電壓型和電流型。其中， 電壓型STATCOM占了市場(chǎng)上已有STATCOM的絕大部分。在電壓型STATCOM中，三相電壓型 逆變器的直流母線接電解電容作為儲(chǔ)能電容，交流側(cè)通過L濾波電感接到電網(wǎng)。在電流型 STATCOM中，三相電流型逆變器的直流母線接平波電抗器，交流側(cè)通過LC濾波器接到電網(wǎng)。 在實(shí)際情況中，可根據(jù)需要在電網(wǎng)和L濾波電感之間安裝隔離變壓器。
[0004] 盡管STATCOM不需要提供有功功率，但為了使得直流母線電壓或電流盡可能平 滑，電壓型STATCOM直流母線的電解電容和電流型STATCOM直流母線的平波電抗器一般具 有較大容量。特別在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，STATCOM的額定功率達(dá)到lOMvar以上，其中電解電容 或平波電抗器占了較大的體積和重量，不利于提高裝置的功率密度。此外，電解電容的工作 壽命較短，是電壓型STATCOM裝置中可靠性比較薄弱的環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種靜止同步補(bǔ)償裝置， 用于解決現(xiàn)有的靜止同步補(bǔ)償裝置里的電解電容或平波電抗器體積大、重量大，不利于提 高裝置的功率密度，以及電壓型STATCOM裝置中還存在電解電容的工作壽命較短的技術(shù)問 題。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種靜止同步補(bǔ)償裝置，連接于電網(wǎng)上，包括LC濾波器、矩陣式整流器、高頻變壓 器、同步整流器、逆變器和L濾波器；
[0008] 所述電網(wǎng)、LC濾波器、L濾波器均為三相結(jié)構(gòu)；所述矩陣式整流器為三相交流輸 入、直流輸出的結(jié)構(gòu)；所述同步整流器為單相交流輸入、直流輸出的結(jié)構(gòu)；所述逆變器為直 流輸入、三相交流輸出的結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述電網(wǎng)連接到LC濾波器的輸入端，LC濾波器的輸出端連接到矩陣式整流器的 交流輸入端，矩陣式整流器的直流輸出端接到高頻變壓器的原邊，高頻變壓器的副邊接到 同步整流器的交流輸入端，高頻變壓器的原邊的匝數(shù)大于高頻變壓器的副邊的匝數(shù)，同步 整流器的直流輸出端接到逆變器的直流輸入端，逆變器的交流輸出端通過L濾波器連接到 電網(wǎng)。
[0010] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述矩陣式整流器由6個(gè)四象限開關(guān)組成，每個(gè)四象限開 關(guān)由2個(gè)全控型器件共射極串聯(lián)構(gòu)成。
[0011] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述同步整流器為4個(gè)全控性器件構(gòu)成的單相橋式整流 電路。
[0012] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述逆變器與普通的三相電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)相同。
[0013] 進(jìn)一步的，由于LCL濾波器和L濾波器均可用于并網(wǎng)逆變器，故在本發(fā)明中，可將 所述L濾波器替換為三相結(jié)構(gòu)的LCL濾波器。相比于L濾波器，在達(dá)到相同的高頻諧波抑 制效果時(shí)，LCL型濾波器所需的總電感量小得多，更加適用于大功率、低開關(guān)頻率的并網(wǎng)逆 變器設(shè)備。
[0014] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，高頻變壓器的原邊與副邊的匝數(shù)比不小于2
[0015] 有益效果：
[0016] 本發(fā)明提供了一種新的STATCOM結(jié)構(gòu)，利用LC濾波器、矩陣式整流器、高頻變壓 器、同步整流器、逆變器和L濾波器，通過矩陣式整流器、同步整流器和逆變器的協(xié)同控制， 可以向安裝點(diǎn)注入任意的無功功率。
[0017] 該裝置無需大容量的電解電容或平波電抗器等儲(chǔ)能元件，顯著減小了裝置的體積 和重量，同時(shí)由于避免了使用工作壽命較短的電解電容，使得裝置整體的工作壽命長(zhǎng)，十分 有利于提高系統(tǒng)功率密度和可靠性。
【附圖說明】
[0018] 圖1傳統(tǒng)的電壓型STATCOM結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2傳統(tǒng)的電流型STATCOM結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4無功補(bǔ)償?shù)脑恚?br>[0022] 圖5為電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流波形；
[0023] 圖6為高頻變壓器原邊上的電壓波形；
[0024] 圖7為高頻變壓器副邊上的電壓波形；
[0025] 圖8為PN之間的直流母線之間的電壓波形。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0027] 本發(fā)明提出的靜止同步補(bǔ)償裝置如圖3所示。三相電網(wǎng)1的相電壓分別SugA、ugB、 ugC，三相電網(wǎng)1通過三相結(jié)構(gòu)的LC濾波器2接到矩陣式整流器3的交流輸入側(cè)，矩陣式整 流器3的交流輸入側(cè)的交流相電壓分別為uiA、uiB、uiC，LC濾波器2的每一相由濾波電感Lf 和濾波電容(^并聯(lián)而成，其中濾波電感1^靠近電網(wǎng)1 一側(cè)，濾波電容Cf靠近矩陣式整流器 3 -側(cè)，（^不是儲(chǔ)能用的電解電容，而是用于濾除高頻電流的交流電容，因此體積和重量非 常小；矩陣式整流器3由6個(gè)四象限開關(guān)組成，每個(gè)四象限開關(guān)由2個(gè)全控型器件共射極串 聯(lián)構(gòu)成，矩陣整流器3的直流輸出端為第一直流母線，該第一直流母線接到高頻變壓器4的 原邊，高頻變壓器4的副邊接到同步整流器的交流輸入端，同步整流器5的輸出端為第二直 流母線，相應(yīng)的逆變器6的輸入端為第三直流母線，并且同步整流器5和逆變器6均由全控 型器件組成，將圖3上同步整流器5的輸出端與逆變器6的輸入端通過PN兩點(diǎn)相連，逆變 器6的交流輸出端的相電壓分別為U()A、U()B、u。。，逆變器6的交流輸出端通過濾波電感SLg 的L濾波器7接回電網(wǎng)。
[0028] 下面進(jìn)一步說明圖3所示裝置的工作原