專利名稱：一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)涞闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洹?
背景技術(shù)：
我國能源資源與用電負(fù)荷分布的特殊性，成為發(fā)展遠(yuǎn)距離、大容量輸電的必然性。 尤其是超過600km以上的遠(yuǎn)程輸電線路，采用直流輸電更加節(jié)能、降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的能源資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置，符合我國“西電東送”的國情。隨著電力電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，輕型直流輸電技術(shù)日趨完善，在輸電能力和送電距離上已可和特高壓交流競爭，并且相對于特高壓交流輸電技術(shù)，輕型直流輸電技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1、輸送相同功率時(shí)，輕型直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3 1/2 ；2、在電纜輸電線路中，輕型直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而高壓交流輸電線路存在電容電流，引起損耗；3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對周圍環(huán)境沒有視覺上的影響，也沒有電纜產(chǎn)生的磁場，可見輕型直流輸電技術(shù)本身是極其環(huán)保的。并且在一些特殊場合，必須用電纜輸電，例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時(shí)，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時(shí)，要用海底電纜；4、直流輸電時(shí)，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行，而高壓交流輸電必須同步運(yùn)行；5、直流輸電發(fā)生故障的損失比高壓交流輸電小。直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的高壓交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時(shí)一樣。因此，輕型直流輸電作為一種經(jīng)濟(jì)、靈活、高質(zhì)量的輸電方式，能夠應(yīng)用于直流高壓輸電工程中，將取得良好的輸電及環(huán)保效益。目前現(xiàn)有技術(shù)中，輕型直流輸電還沒有得到廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?，具有成本低、直流電壓等級匹配靈活、諧波小等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?，由整流?cè)換流站、逆變側(cè)換流站和直流輸電電纜組成；所述的整流側(cè)換流站由移相變壓器及多個(gè)功率單元構(gòu)成，移相變壓器原邊接入高壓交流系統(tǒng)，在副邊形成低壓交流電送入功率單元；功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電整流成穩(wěn)定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側(cè)輸出端級聯(lián)起來，形成高壓直流電壓輸出；所述的逆變側(cè)換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構(gòu)成，將功率單元的直流輸入側(cè)級聯(lián)起來再與直流輸電電纜連接，使每個(gè)功率單元承擔(dān)等分的直流電壓，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個(gè)功率單元的交流輸出端經(jīng)過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。所述的直流輸電電纜由導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層擠壓成絕緣層，中間導(dǎo)體為鋁材單芯導(dǎo)體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的新穎性和創(chuàng)造性體現(xiàn)在1)與傳統(tǒng)型輕型直流輸電系統(tǒng)相比，采用功率單元級聯(lián)的型式，無需IGBT串聯(lián)， 可靠性更高；2)采用功率單元級聯(lián)方式，直流電壓等級匹配靈活，可根據(jù)用戶需求來選擇功率單元的級聯(lián)個(gè)數(shù)；3)兩端交流系統(tǒng)無需濾波電路，諧波?。?)在中小型容量輸電系統(tǒng)中，成本相對較低。

圖1是輕型直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)鋱D；圖3是整流閥組的功率單元拓?fù)鋱D；圖4是逆變閥組的功率單元拓?fù)鋱D；圖5是功率單元單相PWM調(diào)制示意圖；圖6是PWM調(diào)制原理及輸出波形。
具體實(shí)施方式
見圖1、圖2，一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洌▋蓚€(gè)換流站和直流輸電電纜組成， 其中整流側(cè)換流站由移相變壓器、功率單元構(gòu)成，逆變側(cè)換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構(gòu)成。整流側(cè)換流站，移相變壓器原邊接入高壓交流系統(tǒng)，在副邊形成低壓交流電送入功率單元。功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電整流成穩(wěn)定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側(cè)輸出端級聯(lián)起來，形成高壓直流電壓輸出。逆變側(cè)換流站，將功率單元的直流輸入側(cè)級聯(lián)起來再與直流輸電電纜連接，使每個(gè)功率單元承擔(dān)等分的直流電壓，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個(gè)功率單元的交流輸出端經(jīng)過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。其中，整流側(cè)換流站和逆變側(cè)換流站的功率單元個(gè)數(shù)，由用戶所需求的直流電壓等級決定。直流電壓等級越高，所需求的功率單元個(gè)數(shù)越多。直流輸電線，由導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層同時(shí)擠壓成絕緣層，中間導(dǎo)體一般為鋁材單芯導(dǎo)體，具有高強(qiáng)度、環(huán)保和方便掩埋等特點(diǎn)，適用于深海等惡劣環(huán)境。此外，這只能夠直流輸電線重量輕，傳輸功率密度大。見圖3，整流閥組的功率單元輸入側(cè)為交流輸入，經(jīng)過由IGBT所組成的三相可控整流電路整流成直流電壓在直流側(cè)電容兩端輸出。直流側(cè)電容是其直流側(cè)儲能元件，可緩沖橋臂開斷的沖擊電流、減小直流側(cè)的電壓諧波，并為功率單元提供電壓支撐。[0032]見圖4，逆變閥組的功率單元輸入側(cè)為直流輸入，經(jīng)過由IGBT所組成的逆變電路逆變成交流電壓輸出。直流側(cè)電容是其直流側(cè)儲能元件，可緩沖橋臂開斷的沖擊電流、減小直流側(cè)的電壓諧波，并為功率單元提供電壓支撐。見圖5、圖6，是PWM脈寬調(diào)制技術(shù)的基本工作原理(以單相PWM脈寬調(diào)制技術(shù)為例)。由調(diào)制波與三角載波比較產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，使功率單元上下橋臂的開關(guān)管高頻開通和關(guān)斷，則橋臂中點(diǎn)電壓Uc在兩個(gè)固定+Ud和-Ud之間快速切換，Uc再經(jīng)過電抗器濾波后則為網(wǎng)側(cè)的交流電壓化。
權(quán)利要求1.一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?，其特征在于，由整流?cè)換流站、逆變側(cè)換流站和直流輸電電纜組成；所述的整流側(cè)換流站由移相變壓器及多個(gè)功率單元構(gòu)成，移相變壓器原邊接入高壓交流系統(tǒng)，在副邊形成低壓交流電送入功率單元；功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電整流成穩(wěn)定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側(cè)輸出端級聯(lián)起來，形成高壓直流電壓輸出；所述的逆變側(cè)換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構(gòu)成，將功率單元的直流輸入側(cè)級聯(lián)起來再與直流輸電電纜連接，使每個(gè)功率單元承擔(dān)等分的直流電壓，功率單元采用 PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個(gè)功率單元的交流輸出端經(jīng)過 LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?，其特征在于，所述的直流輸電電纜由導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層擠壓成絕緣層，中間導(dǎo)體為鋁材單芯導(dǎo)體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?，由整流?cè)換流站、逆變側(cè)換流站和直流輸電電纜組成；所述的整流側(cè)換流站由移相變壓器及多個(gè)功率單元直流側(cè)輸出端級聯(lián)起來構(gòu)成；所述的逆變側(cè)換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構(gòu)成，將功率單元的直流輸入側(cè)級聯(lián)起來再與直流輸電電纜連接，使每個(gè)功率單元承擔(dān)等分的直流電壓，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個(gè)功率單元的交流輸出端經(jīng)過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。本實(shí)用新型具有成本低、直流電壓等級匹配靈活、諧波小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J1/02GK201994661SQ20112005299
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者崔效毓, 楊洋, 王振, 趙淑玉, 郭自勇, 閆興江, 陳建 申請人:榮信電力電子股份有限公司