一種無需電解電容的靜止同步補(bǔ)償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無需電解電容的靜止同步補(bǔ)償裝置，屬于電氣自動化設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜止同步補(bǔ)償器（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，并且其輸出可以變化以控制電力系統(tǒng)中的特定參數(shù)。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能裝置時，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所示：傳統(tǒng)的電壓型STATCOM是目前應(yīng)用最為廣泛的無功補(bǔ)償裝置之一，它 主要組成部分為一個三相電壓型逆變器，三相電壓型逆變器的直流母線安裝儲能電容，三 相電壓型逆變器的輸出通過L濾波器接到隔離變壓器的副邊，隔離變壓器的原邊接電網(wǎng)。 其中，L濾波器在實(shí)際情況中并不是必要元件，變壓器的漏感也可提供濾波作用。但是在該 裝置中設(shè)置有儲能電容，儲能電容的容量很大，一般由電解電容組成，電解電容因其電解液 容易揮發(fā)，是整個裝置中工作壽命最短的元件，嚴(yán)重影響了裝置的可靠性。而且，電解電容 的體積和重量一般較大，不利于裝置的功率密度提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種無需大容量儲能元 件的靜止同步補(bǔ)償裝置，減小了系統(tǒng)的體積和重量，從而提高整個裝置的功率密度和可靠 性。
[0005] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種無需電解電容的靜止同步補(bǔ)償裝置，包括雙路輸出變壓器、C濾波器、矩陣式 變換器和L濾波器；所述C濾波器包括第一濾波電容C1、第二濾波電容C2和第三濾波電容 C3 ;所述L濾波器包括第一濾波電感L1、第二濾波電感L2、第三濾波電感L3 ;
[0007] 所述雙路輸出變壓器的原邊連接電網(wǎng)，雙路輸出變壓器副邊包括第一路三相輸出 端（al、bl、cl)和第二路三相輸出端（a2、b2、c2);所述第一路三相輸出端（al、bl、cl)連 接矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、t);第一濾波電容C1的一端與矩陣式變換器的三相輸 入端（r、s、t)的r相連接，第二濾波電容C2的一端與矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、t) 的s相連接，第三濾波電容C3的一端與矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、t)的t相連接； 第一濾波電容C1、第二濾波電容C2和第三濾波電容C3的另一端短接；第二路三相輸出端 (a2、b2、c2)中的a2相與第一濾波電感L1的一端相連，b2相與第二濾波電感L2的一端相 連，c2相與第三濾波電感L3的一端相連；第一濾波電感L1的另一端與矩陣式變換器的三 相輸出端（u、v、w)的u相相連、第二濾波電感L2的另一端與矩陣式變換器的三相輸出端 (u、v、w)的v相相連、第三濾波電感L3的另一端與矩陣式變換器的三相輸出端（u、v、w)的 w相相連；第一路三相輸出端輸出（al、bl、cl)的電壓幅值大于第二路三相輸出端輸出（a2、 b2、c2)的電壓幅值。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的矩陣式變換器采用雙級式矩陣變換器或雙級式矩陣變換器的衍 生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)矩陣式變換器。
[0009] 有益效果：本發(fā)明提供的一種無需大容量儲能元件的靜止同步補(bǔ)償裝置不包含 大容量電解電容，因此以下有益效果1)裝置的體積和重量顯著下降，提高了裝置的功率密 度；2)該裝置的工作壽命長，可靠性高。
【附圖說明】
[0010] 圖1為傳統(tǒng)的STATCOM結(jié)構(gòu)；
[0011] 圖2為一種無需大容量儲能元件的靜止同步補(bǔ)償裝置；
[0012] 圖3為矩陣式變換器及四象限開關(guān)的組成；
[0013] 圖4為一種雙路輸出隔離變壓器的結(jié)構(gòu)；
[0014] 圖5為矩陣式變換器u相等效輸出電路及無功補(bǔ)償原理；
[0015] 圖6為仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0017] 本發(fā)明提出的一種無需大容量儲能元件的靜止同步補(bǔ)償裝置如圖2所示：包括雙 路輸出變壓器、C濾波器、矩陣式變換器和L濾波器；C濾波器包括第一濾波電容C1、第二濾 波電容C2和第三濾波電容C3 ;L濾波器包括第一濾波電感L1、第二濾波電感L2、第三濾波 電感L3 ;
[0018] 三相電網(wǎng)電壓接到一個雙路輸出變壓器的原邊，雙路輸出變壓器副邊包括第一路 三相輸出端（al、bl、cl)和第二路三相輸出端（a2、b2、c2)。第一路三相輸出端（al、bl、cl) 連接矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、t)，第一濾波電容Cl的一端與矩陣式變換器的三相 輸入端（r、s、t)的r相連接，第二濾波電容C2的一端與矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、 t)的s相連接，第三濾波電容C3的一端與矩陣式變換器的三相輸入端（r、s、t)的t相連 接，第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2和第三濾波電容C3的另一端短接，即所有濾波電容 采用了星形連接的方式。第二路三相輸出端（a2、b2、c2)中的a2相與第一濾波電感L1的 一端相連，b2相與第二濾波電感L2的一端相連，c2相與第三濾波電感L3的一端相連；第 一濾波電感L1的另一端與矩陣式變換器的三相輸出端（u、v、w)的u相相連、第二濾波電 感L2的另一端與矩陣式變換器的三相輸出端（u、v、w)的v相相連、第三濾波電感L3的另 一端與矩陣式變換器的三相輸出端（u、v、w)的w相相連；第一路三相輸出端輸出（al、bl、 cl)的電壓幅值大于第二路三相輸出端輸出（a2、b2、c2)的電壓幅值。
[0019] 其中，矩陣式變換器是一種三相AC-AC直接功率變換器，它將三相輸入端（r、s、t) 電壓轉(zhuǎn)換為任意幅值、任意頻率的三相輸出端（u、v、w)電壓，不包含直流母線儲能電容，具 有雙向功率流動能力，矩陣式變換器可選用雙級式矩陣變換器或雙級式矩陣變換器衍生結(jié) 構(gòu)中的任意一種或傳統(tǒng)矩陣式變換器。如圖3所示：附圖3(a)所示的傳統(tǒng)矩陣式變換器 和附圖3(b)所示的雙級式矩陣變換器：傳統(tǒng)矩陣式變換器由9個四象限開關(guān)構(gòu)成，雙級式 矩陣變換器包括整流級和逆變級兩個部分，整流級由6個四象限開關(guān)組成，逆變級與普通 的三