一种无需电解电容的静止同步补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无需电解电容的静止同步补偿装置，属于电气自动化设备技术领 域。
【背景技术】
[0002] 静止同步补偿器（STATCOM)是一种并联型无功补偿的柔性交流输电（FACTS)装 置，它能够发出或吸收无功功率，并且其输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。一般 的，它是一种固态开关变流器，当其输入端接有电源或储能装置时，其输出端可独立发出或 吸收可控的有功和无功功率。它可在如下方面改善电力系统性能：动态电压控制，功率振荡 阻尼，暂态稳定，电压闪变控制等。STATCOM采用新一代的电力电子器件，如门极可关断晶闸 管（GT0)，绝缘栅双极型晶体管（IGBT)，集成门极换向晶闸管（IGCT)等。与传统的无功补 偿装置相比，STATCOM具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等 优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。
[0003] 如图1所示：传统的电压型STATCOM是目前应用最为广泛的无功补偿装置之一，它 主要组成部分为一个三相电压型逆变器，三相电压型逆变器的直流母线安装储能电容，三 相电压型逆变器的输出通过L滤波器接到隔离变压器的副边，隔离变压器的原边接电网。 其中，L滤波器在实际情况中并不是必要元件，变压器的漏感也可提供滤波作用。但是在该 装置中设置有储能电容，储能电容的容量很大，一般由电解电容组成，电解电容因其电解液 容易挥发，是整个装置中工作寿命最短的元件，严重影响了装置的可靠性。而且，电解电容 的体积和重量一般较大，不利于装置的功率密度提高。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无需大容量储能元 件的静止同步补偿装置，减小了系统的体积和重量，从而提高整个装置的功率密度和可靠 性。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种无需电解电容的静止同步补偿装置，包括双路输出变压器、C滤波器、矩阵式 变换器和L滤波器；所述C滤波器包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容 C3 ;所述L滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3 ;
[0007] 所述双路输出变压器的原边连接电网，双路输出变压器副边包括第一路三相输出 端（al、bl、cl)和第二路三相输出端（a2、b2、c2);所述第一路三相输出端（al、bl、cl)连 接矩阵式变换器的三相输入端（r、s、t);第一滤波电容C1的一端与矩阵式变换器的三相输 入端（r、s、t)的r相连接，第二滤波电容C2的一端与矩阵式变换器的三相输入端（r、s、t) 的s相连接，第三滤波电容C3的一端与矩阵式变换器的三相输入端（r、s、t)的t相连接； 第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3的另一端短接；第二路三相输出端 (a2、b2、c2)中的a2相与第一滤波电感L1的一端相连，b2相与第二滤波电感L2的一端相 连，c2相与第三滤波电感L3的一端相连；第一滤波电感L1的另一端与矩阵式变换器的三 相输出端（u、v、w)的u相相连、第二滤波电感L2的另一端与矩阵式变换器的三相输出端 (u、v、w)的v相相连、第三滤波电感L3的另一端与矩阵式变换器的三相输出端（u、v、w)的 w相相连；第一路三相输出端输出（al、bl、cl)的电压幅值大于第二路三相输出端输出（a2、 b2、c2)的电压幅值。
[0008] 进一步的，所述的矩阵式变换器采用双级式矩阵变换器或双级式矩阵变换器的衍 生拓扑结构或传统矩阵式变换器。
[0009] 有益效果：本发明提供的一种无需大容量储能元件的静止同步补偿装置不包含 大容量电解电容，因此以下有益效果1)装置的体积和重量显著下降，提高了装置的功率密 度；2)该装置的工作寿命长，可靠性高。
【附图说明】
[0010] 图1为传统的STATCOM结构；
[0011] 图2为一种无需大容量储能元件的静止同步补偿装置；
[0012] 图3为矩阵式变换器及四象限开关的组成；
[0013] 图4为一种双路输出隔离变压器的结构；
[0014] 图5为矩阵式变换器u相等效输出电路及无功补偿原理；
[0015] 图6为仿真结果。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0017] 本发明提出的一种无需大容量储能元件的静止同步补偿装置如图2所示：包括双 路输出变压器、C滤波器、矩阵式变换器和L滤波器；C滤波器包括第一滤波电容C1、第二滤 波电容C2和第三滤波电容C3 ;L滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波 电感L3 ;
[0018] 三相电网电压接到一个双路输出变压器的原边，双路输出变压器副边包括第一路 三相输出端（al、bl、cl)和第二路三相输出端（a2、b2、c2)。第一路三相输出端（al、bl、cl) 连接矩阵式变换器的三相输入端（r、s、t)，第一滤波电容Cl的一端与矩阵式变换器的三相 输入端（r、s、t)的r相连接，第二滤波电容C2的一端与矩阵式变换器的三相输入端（r、s、 t)的s相连接，第三滤波电容C3的一端与矩阵式变换器的三相输入端（r、s、t)的t相连 接，第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3的另一端短接，即所有滤波电容 采用了星形连接的方式。第二路三相输出端（a2、b2、c2)中的a2相与第一滤波电感L1的 一端相连，b2相与第二滤波电感L2的一端相连，c2相与第三滤波电感L3的一端相连；第 一滤波电感L1的另一端与矩阵式变换器的三相输出端（u、v、w)的u相相连、第二滤波电 感L2的另一端与矩阵式变换器的三相输出端（u、v、w)的v相相连、第三滤波电感L3的另 一端与矩阵式变换器的三相输出端（u、v、w)的w相相连；第一路三相输出端输出（al、bl、 cl)的电压幅值大于第二路三相输出端输出（a2、b2、c2)的电压幅值。
[0019] 其中，矩阵式变换器是一种三相AC-AC直接功率变换器，它将三相输入端（r、s、t) 电压转换为任意幅值、任意频率的三相输出端（u、v、w)电压，不包含直流母线储能电容，具 有双向功率流动能力，矩阵式变换器可选用双级式矩阵变换器或双级式矩阵变换器衍生结 构中的任意一种或传统矩阵式变换器。如图3所示：附图3(a)所示的传统矩阵式变换器 和附图3(b)所示的双级式矩阵变换器：传统矩阵式变换器由9个四象限开关构成，双级式 矩阵变换器包括整流级和逆变级两个部分，整流级由6个四象限开关组成，逆变级与普通 的三