專(zhuān)利名稱(chēng)：海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輕型直流輸電系統(tǒng)，特別是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)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(guò)600km以上的遠(yuǎn)程輸電線(xiàn)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(kāi)發(fā)、優(yōu)化配置，符合我國(guó)“西電東送”的國(guó)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(jìng)爭(zhēng)，并且相對(duì)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)I、輸送相同功率時(shí)，輕型直流輸電所用線(xiàn)材僅為交流輸電的2 / 3 I / 2;2、在電纜輸電線(xiàn)路中，輕型直流輸電沒(méi)有電容電流產(chǎn)生，而高壓交流輸電線(xiàn)路存在電各電流，引起損耗；3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有視覺(jué)上的影響，也沒(méi)有電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可見(jiàn)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(chǎng)合，必須用電纜輸電，例如高壓輸電線(xiàn)經(jīng)過(guò)大城市時(shí)，采用地下電纜；輸電線(xiàn)經(jīng)過(guò)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，由于米用可控娃裝置，電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線(xiàn)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(méi)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(méi)有得到廣泛應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，可順利實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)，具有成本低、直流電壓等級(jí)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(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)；所述海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器由移相變壓器和多個(gè)功率單元組成，移相變壓器原邊接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，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(jí)聯(lián)起來(lái)，形成高壓直流電壓輸出；[0014]所述電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器由多個(gè)功率單元、LC濾波電路、變壓器組成，將所述功率單元的直流輸入側(cè)級(jí)聯(lián)起來(lái)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(guò)LC濾波電路接入變壓器副邊，再通過(guò)變壓器將交流電輸入電網(wǎng)。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I)與傳統(tǒng)型輕型直流輸電系統(tǒng)相比，采用功率單元級(jí)聯(lián)的型式，無(wú)需IGBT串聯(lián)，可靠性更高；2)采用功率單元級(jí)聯(lián)方式，直流電壓等級(jí)匹配靈活，可根據(jù)用戶(hù)需求來(lái)選擇功率單元的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)；3)兩端交流系統(tǒng)無(wú)需濾波電路，諧波??；4)在中小型容量輸電系統(tǒng)中，成本相對(duì)較低。

圖I是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)鋱D；圖3是海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器的功率單元拓?fù)鋱D；圖4是電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器的功率單元拓?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(jiàn)圖I、圖2，海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括兩個(gè)大容量變流器和直流輸電電纜組成，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)。所述海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器由移相變壓器和多個(gè)功率單元組成，移相變壓器原邊接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，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(jí)聯(lián)起來(lái)，形成高壓直流電壓輸出。所述電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器由多個(gè)功率單元、LC濾波電路、變壓器組成，將所述功率單元的直流輸入側(cè)級(jí)聯(lián)起來(lái)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(guò)LC濾波電路接入變壓器副邊，再通過(guò)變壓器將交流電輸入電網(wǎng)。其中，海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器功率單元個(gè)數(shù)，由用戶(hù)所需求的直流電壓等級(jí)決定。直流電壓等級(jí)越高，所需求的功率單元個(gè)數(shù)越多。見(jiàn)圖3，海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器功率單元輸入側(cè)為交流輸入，經(jīng)過(guò)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)電容是其直流偵_能元件，可緩沖橋臂開(kāi)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(jiàn)圖4，電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器功率單元輸入側(cè)為直流輸入，經(jīng)過(guò)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(chǔ)能元件，可緩沖橋臂開(kāi)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(jiàn)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(kāi)關(guān)管高頻開(kāi)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(guò)電抗器濾波后則為網(wǎng)側(cè)的交流電壓U s。
權(quán)利要求1.海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)； 所述海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器由移相變壓器和多個(gè)功率單元組成，移相變壓器原邊接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，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(jí)聯(lián)起來(lái)，形成高壓直流電壓輸出； 所述電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器由多個(gè)功率單元、LC濾波電路、變壓器組成，將所述功率單元的直流輸入側(cè)級(jí)聯(lián)起來(lái)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(guò)LC濾波電路接入變壓器副邊，再通過(guò)變壓器將交流電輸入電網(wǎng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)；所述的海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)大容量變流器由移相變壓器及多個(gè)功率單元直流側(cè)輸出端級(jí)聯(lián)起來(lái)構(gòu)成；所述的電網(wǎng)側(cè)大容量變流器由功率單元、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(jí)聯(lián)起來(lái)再與直流輸電電纜連接，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(guò)LC濾波電路接入變壓器副邊，通過(guò)不同型號(hào)的變壓器輸出用戶(hù)所需求的交流電。本實(shí)用新型具有成本低、直流電壓等級(jí)匹配靈活、諧波小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202586373SQ20122020652
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者許樹(shù)楷, 虞蒼璧, 韓詩(shī)邈, 李江濤, 劉寶誠(chéng), 趙麗娟, 吳丹青, 顧威, 雷雪 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 榮信電力電子股份有限公司