一種svg直流側電容中點電位平衡裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣行業，尤其是涉及一種用于對電力網絡進行無功功率補償研宄的二極管箝位型三電平靜止無功發生器(SVG)直流側電容中點電位平衡的裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著經濟的快速發展，電網中的負荷包括無功負荷持續大量地增加，分布式新能源如太陽能、風能的并網也大大增加了電網的復雜性，尤其是各種電力電子裝置引入電網以后，使得電網結構發生了較大的變化，非線性負荷、沖擊性負荷等無功性負荷越來越多，給電能質量帶來了極大的挑戰，因此無功補償裝置的研宄具有十分重要的意義。隨著無功補償技術的迅速發展，靜止無功發生器(SVG)得到了較高的重視，它具有補償響應速度快、運行范圍廣、可濾除部分諧波、占用體積小、性價比高等優點，因此得到了快速的發展。在靜止無功發生器(SVG)的多種拓撲結構中，二極管箝位型三電平拓撲結構比兩電平拓撲結構補償電壓波形好，相比于更高電平拓撲結構經濟性好等優點，因此應用最為廣泛。
[0003]二極管箝位型拓撲結構利用兩個串聯的直流電容接在直流側兩端，每個橋臂有四個開關器件，上、下橋臂各有兩個串聯的開關器件，每個開關都通過二極管續流，箝位二極管將每個橋臂的中間兩個開關管進行連接，這樣通過箝位二極管將開關器件的電壓箝位到連接的直流電容電壓上，將直流母線電壓分為多個電平。因此，每個橋臂的四個開關器件可以向交流側輸出不同電平的電壓信號。通過對每個開關管進行相應的PWM脈寬調制，二極管箝位型三電平SVG將多個電平的輸出信號合成為調制信號，從而進行無功補償。
[0004]但是，二極管箝位型三電平靜止無功發生器(SVG)直流側的兩個電容在制造工藝上不可能達到完全相同，各個開關管的實際參數和制造工藝也有一定的差別，開關會產生一定程度的延遲；另外，負載電流通過各相橋臂在三電平二極管箱位型SVG中產生了一定的交流電流，此交流電流流入到直流電容中，從而導致直流母線各電容傳輸功率的不平衡。因此會產生直流側電容中點電壓不均衡的現象，有可能使得輸出電壓波形發生畸變，使電平發生退化，輸出電壓中帶有低次諧波，開關器件承受的電壓不均衡，增大對主管阻斷耐壓的要求，嚴重時將使得電子器件因過電壓而損壞，直流側電容上的電壓波動也容易使電容的壽命降低。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了解決上述技術問題，提供了一種SVG直流側電容中點電位平衡裝置，該裝置能夠解決直流側電容中點電位不平衡的問題，為SVG向電網進行無功補償提供更好的技術保障。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種SVG直流側電容中點電位平衡裝置，包括:三相電源、三相負載、交流電抗器、二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC、直流側電容器以及測量控制系統；
[0008]所述三相電源的一條支路串聯連接三相負載；三相電源的另一條支路依次串聯連接交流電抗器、二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC以及直流側并聯電容器；在三相電源與交流電抗器之間并聯連接測量控制系統；
[0009]所述二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC中每相橋臂均連接兩個串聯連接的箝位二極管，所述三相電源的中點、三相負載的中點、每相橋臂的兩個箝位二極管的中點以及直流側電容器的中點相連接，為零序電流提供流通通路。
[0010]所述三相電源為對稱三相電源，所述三相電源的每一相均串聯連接交流電抗器。[0011 ] 所述二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC包括a、b、c三相橋臂，所述a、b、c三相橋臂中，每一相橋臂均包括上橋臂和下橋臂，所述上橋臂和下橋臂分別包括兩個串聯連接的功率開關器件，所述每個功率開關器件的兩端均反向并聯有續流二極管；
[0012]所述a、b、c三相橋臂的每相橋臂均連接兩個反相串聯的箝位二極管，所述箝位二極管連接在上橋臂兩個功率開關器件的中點和下橋臂兩個功率開關器件的中點之間。
[0013]所述直流側電容器包括兩個串聯連接的電容Cl和電容C2 ;所述直流側電容器與二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC的三相橋臂并聯連接，電容Cl和電容C2串聯連接的中點與二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC連接的兩個箝位二極管的中點相連接，所述電容Cl和電容C2的中點與兩個箝位二極管的中點為等電位點。
[0014]所述測量控制系統包括:PLL鎖相模塊、abc/dqO變換模塊、SVG三相輸出外環電壓控制器、內環電流控制器、dqO/abc變換模塊和脈沖寬度調制驅動電路；
[0015]所述PLL鎖相模塊和abc/dqO變換模塊的輸入端分別連接在每一相電源與交流電抗器之間，PLL鎖相模塊的輸出端連接至dqO/abc變換模塊，abc/dqO變換模塊的輸出端連接在SVG三相輸出外環電壓控制器和內環電流控制器之間，所述PLL鎖相模塊還與abc/dqO變換模塊連接；
[0016]所述SVG三相輸出外環電壓控制器、內環電流控制器、dqO/abc變換模塊和脈沖寬度調制驅動電路依次串聯連接，所述脈沖寬度調制驅動電路的輸出端連接至二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC。
[0017]本實用新型有益效果:
[0018]本實用新型裝置應用于二極管箝位型三電平拓撲靜止無功發生器(SVG)中，能夠較好地解決直流側電容中點電位不平衡的問題，使得輸出的補償電壓不會因為電容中點電位不平衡而產生波形畸變和電平退化等問題，為靜止無功發生器(SVG)向電力網絡進行無功補償提供更好的技術保障。
[0019]本實用新型控制原理簡單，控制實現簡便；主要用于二極管箝位型三電平靜止無功發生器直流側電容中點電位不平衡的研宄。其控制效果與系統的調制比及功率因數無關，理論上可以將中點的波動控制在一個比較小的范圍之內。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型二極管箝位型三電平靜止無功發生器直流側電容中點電位平衡裝置的總體結構圖；
[0021]圖2為二極管箝位型三電平電壓源換流器(VSC)主電路拓撲結構圖；
[0022]圖3(a)_(c)為測量控制系統外環控制器控制結構圖；
[0023]圖4(a)_(c)為測量控制系統內環控制器控制結構圖。
[0024]其中，I為三相電源，2為三相負載，7為交流側串聯連接電抗器，8為PLL鎖相環節，9為abc/dqO變換環節，10為外環控制器，11為內環控制器，12為dqO/abc變換環節，13為PWM生成環節，14為三相二極管箝位型VSC電路，15為直流側上臂電容Cl，16為直流側下臂電容C2。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0026]如圖1所示，本實施例提供了一種二極管箝位型三電平靜止無功發生器直流側電容中點電位平衡的裝置，包括靜止無功發生器(SVG)主電路，測量控制系統，二極管箝位型三電平電壓源換流器(VSC)電路14和直流側并聯電容器。SVG主電路適用于低壓供電網絡。
[0027]靜止無功發生器(SVG)主電路包括三相電源1、三相負載2、交流電抗器7 ;三相電源I為對稱三相電源，三相負載2為三相不平衡負載。
[0028]三相電源I的一條支路串聯連接三相負載2 ;三相電源I的另一條支路依次串聯連接交流電抗器7、二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC14以及直流側并聯電容器；在三相電源I與交流電抗器7之間并聯連接測量控制系統；
[0029]二極管箝位型三電平電壓源換流器VSC14中每相橋臂均連接兩個串聯連接的箝位二極管，三相電源的中點、三相負載的中點、每相橋臂的兩個箝位二極管的中點以及直流側電容器的中點相連接，為零序電流提供流通通路。
[0030]圖3 (a)-(c)和圖4 (a)-(c)所示，測量控制系統包括PLL鎖相模塊8、abc/dqO變換模塊9、SVG三相輸出外環電壓控制器10、內環電流控制器ll、dq0/abc變換模塊12和脈沖寬度調制驅動電路13。
[0031]外環控制器10包括直軸、交軸和零軸指令電流值的形成。直軸電流值由直流電容器側直流電壓指令值算法計算得到。交軸電流值由瞬時無功功率理論計算得到。零軸電流值由平衡控制算法得到。內環電流控制器11包括指令值和實際值的交叉解耦算法和平衡控制算法。脈沖寬度調制驅動電路13采用正弦脈寬調制方法進行控制。
[0032]如圖2所示，二極管箝位型三電平電壓源換流器(VSC)電路14包括三相橋臂a、b、c三個交流串聯電抗器7，每相均包括上下兩個橋臂，上橋臂和下橋臂各有兩個串聯連接的功率開關器件。每個功率開關器件Sax、Sbx、Sc3U為1、2、3、4)的兩端均反并聯有續流二極管Daj^DbxUx = 1、2、3、4)。每相橋臂包括兩個串聯連接的箝位二極管DAx、DBx、DCx(x =1、2)。箝位二極管DAx、Dbx, Dcx(x = 1、2)連接在上橋臂兩個功率開關器件的中點和下橋臂兩個功率開關器件的中點之間。
[0033]直流側并聯電容器包括上下兩部分串聯連接的電容器，與二極管箝位型三電平電壓源換流器(VSC)電路14三相橋臂并聯連接，直流側電容器的串聯連接中點與二極管箝位型三電平電壓源換流器(VSC)電路14三相橋臂的箝位二極管的串聯連接中點O相連接，兩電容器的中點和箝位二極管的中點為等電位點。
[0034]三相電源I的中點N和三相負載2的中點N’、VSC主電路、每相橋臂箝位二極管的中點、直流側電容器中點相連接，為零序電流提供流通通路。
[0035]半導體開關器件Sax、Sbx、Sex(X 為 1、2、3、4)采用 IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)可關斷電力電子器件。
[0036]直流側串聯電容C115和電容C216采用薄