專利名稱：一種脈沖輸電方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的輸電方法，更具體涉及一種脈沖輸電方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直流輸電具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、輸送功率的大小和方向可以快速控制和調(diào)節(jié)、不受系統(tǒng)穩(wěn)定極限的限制等諸多優(yōu)點(diǎn)，只有導(dǎo)線電阻的損耗，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大容量輸電、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等方面，但是其技術(shù)難度大、造價(jià)高、大功率的直流交流變換設(shè)備制造困難，而且當(dāng)前的用電設(shè)備絕大多數(shù)為交流。交流輸電可方便地通過變壓器升壓和降壓，但是常規(guī)正弦交流輸電線路中除了有導(dǎo)線的電阻損耗外還有交流感抗的損耗，不能做太遠(yuǎn)距離輸電，而且并網(wǎng)還要考慮相位一致性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖輸電方法及系統(tǒng)，兼容直流輸電與正弦交流輸電，為直流輸電從高壓向低壓及用電設(shè)備延伸提供平滑的過渡，其既有直流輸電的易于傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又有交流輸電易于轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。—種脈沖輸電方法在送電端，將電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)輸出的三相正弦交流電整流成含有紋波的直流電，直流電網(wǎng)以及其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電與所述含有紋波的直流電一起被轉(zhuǎn)換成頻率高于工頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖；利用脈沖變壓器對轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換，提高電壓降低電流；經(jīng)電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換后的脈沖經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成直流或低于工頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖，再通過輸電線路輸送到受電地區(qū)；在受電端，將輸電線路輸送來的直流或頻率與占空比可調(diào)的脈沖轉(zhuǎn)換成頻率高于工頻的脈沖，利用脈沖變壓器對轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換，降低電壓以滿足用電設(shè)備的要求，對經(jīng)電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖供用戶使用。進(jìn)一步優(yōu)化的，在送電端或受電端轉(zhuǎn)換成的所述高于工頻頻率的脈沖頻率與占空比能根據(jù)用電情況、輸電線路、變電設(shè)備以及用電設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步優(yōu)化的，在送電端通過輸電線路輸送的頻率與占空比可調(diào)的脈沖為正脈沖、負(fù)脈沖或正負(fù)脈沖。

進(jìn)一步優(yōu)化的，在送電端，所述電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換由送電端脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步優(yōu)化的，在受電端，所述電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換由受電端脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的一種以上。本發(fā)明還提供一種脈沖輸電系統(tǒng)，其包括
三相全波整流模塊，用于將三相正弦交流電整流為直流，其中含有紋波；
其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置，為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的一種以上；
送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電、三相全波整流模塊整流后的帶有紋波的直流電轉(zhuǎn)換成頻率高于工頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖；送電端脈沖變壓器，用于將直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的高于工頻頻率的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，提高電壓降低電流；
送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于對送電端脈沖變壓器輸出的高于工頻頻率的脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)轭l率低于工頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖或直流以降低線路損耗，利于能 量傳輸;
輸電線路，用于傳輸送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖或直流；
受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸電線路傳輸?shù)闹绷骰蛎}沖轉(zhuǎn)換為頻率高于工頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖；
受電端脈沖變壓器，用于將受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，降低電壓，滿足用電設(shè)備或低壓電網(wǎng)的電壓要求；
受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將受電端脈沖變壓器輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖。進(jìn)一步優(yōu)化的，送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊與受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖的頻率與占空比能根據(jù)用電情況、輸電線路、變電設(shè)備以及用電設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步優(yōu)化的，還包括低壓輸電線路，用于將受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖輸送到用電設(shè)備。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的一種以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果
直流與脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換更易于實(shí)現(xiàn)，直流轉(zhuǎn)換為脈沖只需控制GTO、IGBT, IGCT等全可控電力電子器件的導(dǎo)通與截止時(shí)間即可方便地實(shí)現(xiàn)脈沖的頻率與占空比的調(diào)整；正負(fù)脈沖轉(zhuǎn)換為直流通過單向?qū)ㄆ骷盀V波電容即可實(shí)現(xiàn)；高頻脈沖與低頻脈沖之間的轉(zhuǎn)換通過控制GTO、IGBT、IGCT等全可控電力電子器件的導(dǎo)通與截止以及切換正負(fù)路徑即可實(shí)現(xiàn)；
本發(fā)明既有直流輸電易于傳輸、損耗低的優(yōu)點(diǎn)，又具有正弦交流輸電易于進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換與控制的優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明為直流輸電與交流輸電之間提供一種中間態(tài)，可兼容交直流電網(wǎng)、正弦交流電網(wǎng)及絕大多數(shù)的用電設(shè)備，為直流輸電從高壓向低壓及用電設(shè)備延伸提供平滑的過渡。


圖I為脈沖輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為脈沖輸電系統(tǒng)中各模塊的電路主結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明。如圖I為脈沖輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為三相正弦交流電網(wǎng)；2為發(fā)電機(jī)組，輸出的三相正弦交流電；三相全波整流模塊3的電路主結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括GTO、IGBT,IGCT等全控型半導(dǎo)體器件、換流閥(Vl、V2、V3、V4、V5、V6 )及其濾波、控制與保護(hù)電路部分，用于將三相正弦交流電整流為帶有紋波的直流；4為直流電網(wǎng)或太陽能等各種能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電；送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊5的電路主結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括GTO、IGBT、IGCT等全控型半導(dǎo)體(V7、V8)及其控制與保護(hù)電路部分，通過控制(V7、V8)的導(dǎo)通與截止時(shí)間順序即可方便地控制脈沖的極性、頻率與占空比，用于將直流電網(wǎng)或整流后帶紋波的直流電轉(zhuǎn)換成頻率高于工頻的脈沖，其頻率與占空比可根據(jù)用電情況、輸電線路、變電設(shè)備以及用電設(shè)備等參數(shù)調(diào)整；送電端脈沖變壓器6，用于將送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊5輸出的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，提高電壓降低電流；送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊7的電路主結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括GTO、IGBT、IGCT等全控型半導(dǎo)體器件(V9、V10、VII、V12、V13、V14、V15、V16)、單向?qū)ㄆ骷捌錇V波、控制與保護(hù)部分，其中V9、V10、V11、V12構(gòu)成一組全橋整流，V13、V14、V15、V16構(gòu)成一組全橋整流，通過兩組整理橋的工作順序控制脈沖的導(dǎo)通路徑將高頻脈沖轉(zhuǎn)換為低頻脈沖，將脈沖變壓器6輸出的脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)榈陀诠ゎl頻率的脈沖或直流以利于能量傳輸，降低線路損耗；8為輸電線路，用于送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊7輸出的脈沖或直流；受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊9的電路主結(jié)構(gòu)如圖2所示，由GTO、IGBT, IGCT等全控型半導(dǎo)體器件(V25、V26、V27、V28、V29、V30)及其濾波、控制與保護(hù)部分 組成，其中V27、V28、V29、V30為全橋整流，用于將輸電線路輸送的脈沖轉(zhuǎn)換為直流，通過控制V25、V26的導(dǎo)通與截止時(shí)間順序?qū)⒅绷骰虻皖l脈沖轉(zhuǎn)換為高頻脈沖，用于將輸電線路8傳輸?shù)闹绷骰蛎}沖轉(zhuǎn)換為頻率高于工頻的脈沖；受電端脈沖變壓器10，用于將受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊9輸出的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，降低電壓，滿足用電設(shè)備或低壓電網(wǎng)的電壓水平；受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊11電路主結(jié)構(gòu)如圖2的模塊11所示，由GTO、IGBT、IGCT等全控型半導(dǎo)體器件(V17、V18、V19、V20、V21、V22、V23、V24)、單向?qū)ㄆ骷捌錇V波、控制與保護(hù)部分組成，其中V17、V18、V19、V20構(gòu)成一組全橋整流，V21、V22、V23、V24構(gòu)成一組全橋整流，通過兩組整理橋的工作順序控制脈沖的導(dǎo)通路徑將高頻脈沖轉(zhuǎn)換為工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖，用于將脈沖變壓器10輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖；12為低壓輸電線路，用于將受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊11輸出的工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖輸送到用電設(shè)備，供用戶使用。本發(fā)明的一個(gè)比較好的實(shí)施方式為將發(fā)電機(jī)組2輸出的三相正弦交流電或三相正弦交流電網(wǎng)的交流電經(jīng)過三相全波整流模塊3整流后輸入直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊5，也可將直流電輸入到送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊5，送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊5將直流電轉(zhuǎn)換成頻率高于工頻的脈沖，以利于濾波，降低變壓器的體積，并形成正負(fù)電壓，再由送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊7將高頻脈沖轉(zhuǎn)換為頻率低于工頻的低頻脈沖，以降低線路傳輸損耗，通過受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊9將低頻脈沖轉(zhuǎn)換成高頻脈沖，由脈沖變壓器10降低電壓，再將受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊11將高頻脈沖轉(zhuǎn)換為工頻脈沖或與工頻正弦等效的脈沖，供用電設(shè)備使用。本發(fā)明提供了一種直流輸電與交流輸電的中間狀態(tài)，兼容交直流電網(wǎng)及用電設(shè)備，為直流輸電向低壓端及用電設(shè)備延伸提供過渡。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種脈沖輸電方法，其特征是，在送電端，將電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)輸出的三相正弦交流電整流成含有紋波的直流電，直流電網(wǎng)以及其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電與所述含有紋波的直流電一起被轉(zhuǎn)換成頻率高于エ頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖；利用脈沖變壓器對轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換，提高電壓降低電流；經(jīng)電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換后的脈沖經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成直流或低于エ頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖，再通過輸電線路輸送到受電地區(qū)；在受電端，將輸電線路輸送來的直流或頻率與占空比可調(diào)的脈沖轉(zhuǎn)換成頻率高于エ頻的脈沖，利用脈沖變壓器對轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換，降低電壓以滿足用電設(shè)備的要求，對經(jīng)電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換后的脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成エ頻脈沖或與エ頻正弦等效的脈沖供用戶使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖輸電方法，其特征在于在送電端或受電端轉(zhuǎn)換成的所述高于エ頻頻率的脈沖頻率與占空比能根據(jù)用電情況、輸電線路、變電設(shè)備以及用電設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖輸電方法，其特征是在送電端通過輸電線路輸送的頻率與占空比可調(diào)的脈沖為正脈沖、負(fù)脈沖或正負(fù)脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖輸電方法，其特征是在送電端，所述電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換由送電端脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖輸電方法，其特征是在受電端，所述電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換由受電端脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖輸電方法，其特征在于所述其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的ー種以上。
7.ー種脈沖輸電系統(tǒng)，其特征在于包括 三相全波整流模塊，用于將三相正弦交流電整流為直流，其中含有紋波； 其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置，為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的ー種以上； 送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電、三相全波整流模塊整流后的帶有紋波的直流電轉(zhuǎn)換成頻率高于エ頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖； 送電端脈沖變壓器，用于將直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的高于エ頻頻率的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，提高電壓降低電流； 送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于對送電端脈沖變壓器輸出的高于エ頻頻率的脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)轭l率低于エ頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖或直流； 輸電線路，用于傳輸送電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖或直流； 受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸電線路傳輸?shù)闹绷骰蛎}沖轉(zhuǎn)換為頻率高于エ頻且頻率與占空比可調(diào)的脈沖； 受電端脈沖變壓器，用于將受電端高壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，降低電壓，滿足用電設(shè)備或低壓電網(wǎng)的電壓要求； 受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊，用于將受電端脈沖變壓器輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為エ頻脈沖或與エ頻正弦等效的脈沖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖輸電系統(tǒng)，其特征在于送電端直流-脈沖轉(zhuǎn)換模塊與受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的脈沖的頻率與占空比根據(jù)用電情況、輸電線路、變電設(shè)備以及用電設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖輸電系統(tǒng)，其特征在于還包括低壓輸電線路，用于將受電端低壓脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出的エ頻脈沖或與エ頻正弦等效的脈沖輸送到用電設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖輸電系統(tǒng)，其特征在于所述其他各種直流能源轉(zhuǎn)換裝置為直流發(fā)電機(jī)、太陽能直流能源轉(zhuǎn)換裝置或化學(xué)能直流能源轉(zhuǎn)換裝置中的ー種以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖輸電方法及系統(tǒng)，通過將電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)組輸出的三相正弦交流電整流成帶有紋波的直流電，其他能源轉(zhuǎn)換裝置輸出的直流電與整流后帶紋波的直流電一起被轉(zhuǎn)換成頻率與占空比可調(diào)的脈沖，轉(zhuǎn)換后的脈沖輸入到脈沖變壓器進(jìn)行電壓級(jí)別的轉(zhuǎn)換，脈沖變壓器輸出的脈沖經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成直流或頻率與占空比可調(diào)的脈沖，再通過輸電線路輸送到受電地區(qū)；在受電區(qū)，將輸電線路輸送來的直流或脈沖轉(zhuǎn)換成頻率與占空比可調(diào)的脈沖，經(jīng)過脈沖變壓器進(jìn)行電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的脈沖再轉(zhuǎn)換成工頻脈沖或與工頻等效的脈沖供用戶使用。本發(fā)明可以兼容交直流電網(wǎng)及用電設(shè)備，為直流輸電向低壓端及用電設(shè)備延伸提供過渡。
文檔編號(hào)H02J3/36GK102709932SQ20121021809
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者謝寶忠, 陳鐵群 申請人:謝寶忠