张坤 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
YANG, Yang (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
杨洋 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
ZHAO, Shuyu (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
赵淑玉 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
ZHANG, Yueping (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
张跃平 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
荣信电力电子股份有限公司 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
ZHANG, Kun (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
张坤 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
YANG, Yang (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
杨洋 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
ZHAO, Shuyu (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
赵淑玉 (中国辽宁省鞍山市高新区科技路108号, Liaoning 1, 114051, CN)
ZHANG, Yueping (No.108, Keji Rd. High-Tech Distric, Anshan Liaoning 1, 114051, CN)
| 1、一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构，其特征在于， 由三相组成， 每相由多个 modular multilevel converte模块化多电平逆变器的标准功率单元串联组 成， 经串联后的标准功率单元一端接在一起， 另一端与电感相连接； 电感连接充电电 阻， 充电电阻并联一个开关后， 再通过另一个开关接入电网。 2、 根据权利要求 1所述的一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构， 其 特征在于，所述的标准功率单元为半桥结构，两个 IGBT串联，再并联一个直流电容。 3、根据权利要求 1或 2所述的一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构， 其特征在于，所述的标准功率单元通过充电电阻及电容供电，提供标准功率单元直流 侧电压。 |
本发明涉及一种基于 MMC (Modular Multilevel Converter)模块化多电平逆变器 的无变压器 STATCOM拓扑结构。 背景技术
在电力系统中， 无功功率是影响电压稳定的一个重要因素， 它关系到整个电力 系统能否安全稳定的运行， 无功补偿是保证电力系统高效可靠运行的有效 措施之一。
全国范围内的配电网改造正在全面开展， 解决目前电网尤其是低压城网和农网 有功功率损耗大、 压降大的最切实可行的办法就是采用高性能的 无功功率补偿装置， 就地补偿负载的感性无功功率，减少无功功率 在线路上的传输， 降低输配电设备上的 有功功率损耗和电压降落， 提高系统的输配电能力。 静止同步补偿器 (STATCOM)具 有非常广阔的应用前景和巨大的市场潜力。现 有技术中的无功补偿装置都是直流电压 逆变成三相交流电经过变压器后送入电网， 具有变压器的设计方式， 使设备投资大、 占地多， 成本高， 生产周期长。 发明内容
本发明的目的是提供一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构， 该结构不 需要传统 STATCOM并网侧的变压器， 从而达到降低成本， 节省空间， 结构简单的目 的。
为实现上述目的， 本发明通过以下技术方案实现：
一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构， 其特征在于， 由三相组成， 每 相由多个 modular multilevel converte模块化多电平逆变器的标准功率单元串 组成， 经串联后的标准功率单元一端接在一起， 另一端与电感相连接； 电感连接充电电阻， 充电电阻并联一个开关后， 再通过另一个开关接入电网。
所述的标准功率单元为半桥结构， 两个 IGBT串联， 再并联一个直流电容。
所述的标准功率单元通过充电电阻及电容供电 ， 提供标准功率单元直流侧电压。 与现有技术相比， 本发明的新颖性和创造性体现在：
1， 无变压器配置， 使得设备成本降低 1/2。
2， 无变压器配置， 使得设备体积减少 1/2。
3， 无变压器配置， 使得设备重量减少 1/2。
4， 无变压器配置， 使得设备制造周期减少 1/2。
5， 无变压器配置， 省掉了承载变压器的结构与空间。
6， 无变压器配置， 省掉了连接变压器的高压电缆。 7， 每个功率单元只有两个 IGBT， 大大减少了单元体积与成本。
附图说明
图 1是基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构图；
图 2是标准功率单元结构图；
图 3-1是功率单元输出状态为 0状态的电流流向图；
图 3-2是功率单元输出状态为 0状态的电流流向图；
图 4-1是功率单元输出状态为 1状态的电流流向图；
图 4-2是功率单元输出状态为 1状态的电流流向图。 具体实施方式
见图 1， 一种基于 MMC的无变压器 STATCOM拓扑结构， 由三相组成， 采用星 型连接方式。每相由 n个 modular multilevel converte模块化多电平逆变器的标准功率 单元串联组成， 经串联后的标准功率单元一端接在一起， 另一端与电感 L相连接； 电 感 L连接充电电阻 R，充电电阻 R并联开关 K2后，再通过另一个开关 K1接入电网。 标准功率单元通过充电电阻 R及电容 C (见图 2)供电， 提供标准功率单元直流侧电 压。
见图 2， 逆变器的标准功率单元由两个开关器件 IGBT和直流侧电容 C组成， 开 关器件 IGBT1和 IGBT2相串联，再并以直流电容 C，并且开关器件 IGBT1和 IGBT2 分别并联一个反接二极管 Dl、 D2。 开关器件 IGBT1与 IGBT2的公共端， 电容 C与 IGBT2的公共端作为每个单元的输出端， 与其他单元相连。
本拓扑通过对标准功率单元开关器件导通与关 断的控制， 实现对电网无功功率的 补偿， 提高电网质量。 控制 IGBT的栅极电压使其导通或者关断， 可以使单元具有不 同的电路状态。定义 IGBT1关断， IGBT2导通为单元的 0状态，此时电流可以经 IGBT2 正向流过 （图 3-1 )， 也可以经并联二极管 D2反向流过 （图 3-2)。 定义 IGBT1导通， IGBT2关断为单元的 1状态， 电流可以流经二极管 D1 (图 4-1 )， 此时电容充电； 也 可以流经 IGBT1 (图 4-2)， 此时电容放电。
该拓扑利用 MMC功率单元串联， 不需要变压器直接并入电网， 省掉了变压器以 及相关的风机， 高压电缆， 辅助电路和承载变压器的结构与空间。