一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)，包括整流換流站、整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元、三極輸電線路、逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元和逆變換流站；本發(fā)明正常工作時(shí)整流換流站通過(guò)控制晶閘管觸發(fā)角來(lái)控制直流電流大小，通過(guò)整流將三相交流電變?yōu)殡p極直流電；而后經(jīng)過(guò)電流轉(zhuǎn)換處理變換為三極直流電分別流過(guò)三條傳輸線；再通過(guò)電流轉(zhuǎn)換逆處理，將三極電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡p極直流電，經(jīng)過(guò)逆變側(cè)晶閘管換流器的逆變作用，將直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電注入受端交流系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)從送端交流系統(tǒng)向受端交流系統(tǒng)輸送功率。故本發(fā)明系統(tǒng)投資成本比三極直流輸電系統(tǒng)要小得多，傳輸容量為雙極系統(tǒng)的1.37倍，且直流側(cè)不會(huì)引入額外功率損耗，具有較好地經(jīng)濟(jì)性，有利于工程應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，電能消耗持續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)，在輸配電基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資卻相對(duì)下降。對(duì)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)換代的傳統(tǒng)做法主要是興建新的發(fā)電廠，架設(shè)新的輸電線路，建造新的變電站，添加其他相關(guān)設(shè)備等。但是，經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，從取得授權(quán)到選擇路徑再到建造新的線路的每一步都已變得極其困難、昂貴和費(fèi)時(shí)。同時(shí)，由于土地資源稀缺，特別是在負(fù)荷密集區(qū)，開(kāi)辟出新的線路走廊顯得十分困難。對(duì)此，利用原有的高壓交流站和線路網(wǎng)架，改造并轉(zhuǎn)換成直流輸電工程，成為解決這一問(wèn)題非常值得探討的思路。
[0003]L.0.Barthold 等人在標(biāo)題為 Conversion of AC transmission lines toHVDC using current modulation (Inaugural IEEE PES 2005 Conference andExposition.11-15 July, 2005.Durban, South Africa:26-32)的文獻(xiàn)中提出了一種三極直流輸電結(jié)構(gòu)，如圖1所示。在同等線路走廊的情況下，三極直流能夠充分利用第三條傳輸線來(lái)增加電能的輸送能力。相比于雙極直流，它能夠多傳輸37%的電能，能夠更大程度地提升線路改造后的容量，緩解輸電瓶頸。但是，圖1中三極直流的換流站設(shè)備除了需要四個(gè)與雙極直流相似的晶閘管換流器(極I和極2上)外，在極3上還需要兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管換流器(每個(gè)反并聯(lián)晶閘管換流器相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管換流器)。因此，三極直流的換流站投資幾乎為雙極直流的兩倍，經(jīng)濟(jì)效益低下限制了其工程應(yīng)用價(jià)值。
[0004]ABB 公司的 Asplund Gunnar 在標(biāo)題為 Conversion of AC lines to HVDC lines(專利號(hào):W0 2008/039120A1)的專利中提出了一種交改直的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示；該拓?fù)湓谥绷鱾?cè)串入了電阻器，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電力電子器件的開(kāi)斷控制，使得直流電流能夠在三條傳輸線上合理分配。但是，電阻器的引入會(huì)消耗額外功率，不利于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)，擁有與三極直流相同的傳輸容量，免去了極3換流站設(shè)備，大大降低了一次投資；除換流站損耗外，該拓?fù)洳粫?huì)在直流側(cè)引入額外的功率損耗。
[0006]—種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)，包括:
[0007]整流換流站，用于將送端交流電網(wǎng)的三相交流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電；
[0008]整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元，用于將所述的雙極直流電轉(zhuǎn)換為三極直流電；
[0009]逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元，用于通過(guò)三極輸電線路接收所述的三極直流電，并將該直流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電；
[0010]逆變換流站，用于將逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元輸出的雙極直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電并注入受端交流電網(wǎng)。
[0011]優(yōu)選地，所述的整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元與三極輸電線路之間以及三極輸電線路與逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元之間均設(shè)有三極防過(guò)壓電抗器，該防過(guò)壓電抗器可保護(hù)閥廳免遭操作過(guò)電壓或雷擊過(guò)電壓等沖擊波的損害。
[0012]優(yōu)選地，所述的整流換流站與整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元之間以及逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元與逆變換流站之間均設(shè)有雙極平波電抗器，該平波電抗器可抑制直流電流波動(dòng)和直流電流在故障情況下的上升率。
[0013]所述的整流換流站或逆變換流站包括與對(duì)應(yīng)交流電網(wǎng)連接的交流母線以及通過(guò)兩臺(tái)換流變壓器與交流母線連接的十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器。
[0014]所述的整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元包括兩套晶閘管組件TSl?TS2、阻尼投切模塊SI和一 MMC (模塊化多電平變流器);其中，晶閘管組件TSl的陽(yáng)極作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的正極輸入端和正極輸出端，晶閘管組件TSl的陰極與晶閘管組件TS2的陽(yáng)極和阻尼投切模塊SI的一端相連，晶閘管組件TS2的陰極作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的負(fù)極輸入端和負(fù)極輸出端，阻尼投切模塊SI的另一端與MMC的正極端相連，MMC的負(fù)極端作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制極輸出端，MMC的交流側(cè)通過(guò)換流變壓器接收送端交流電網(wǎng)的三相交流電。
[0015]所述的逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元包括兩套晶閘管組件TS3?TS4和阻尼投切模塊S2 ；其中，晶閘管組件TS3的陰極作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的正極輸入端和正極輸出端，晶閘管組件TS3的陽(yáng)極與晶閘管組件TS4的陰極和阻尼投切模塊S2的一端相連，晶閘管組件TS4的陽(yáng)極作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的負(fù)極輸入端和負(fù)極輸出端，阻尼投切模塊SI的另一端作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制極輸入端。
[0016]所述的阻尼投切模塊由一阻尼電阻和一控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成。控制開(kāi)關(guān)對(duì)阻尼電阻進(jìn)行投切，在非轉(zhuǎn)換階段，控制開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，阻尼電阻不投入使用，當(dāng)進(jìn)入轉(zhuǎn)換階段，控制開(kāi)關(guān)迅速斷開(kāi)，阻尼電阻投入。阻尼電阻具有高阻抗特性，用于控制轉(zhuǎn)換階段調(diào)制極電壓的充放電電流。
[0017]優(yōu)選地，所述的MMC采用三相六橋臂結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)全橋子模塊和一橋臂電抗器串聯(lián)組成。全橋子模塊輸出電壓存在正、負(fù)和零三種電平，同時(shí)具有電流雙向運(yùn)行能力，由其級(jí)聯(lián)構(gòu)成的換流單元具有直流電壓和直流電流雙向運(yùn)行能力；橋臂電抗器能夠抑制橋臂換流，在直流故障時(shí)起到抑制故障電流上升，保護(hù)IGBT等器件的作用。
[0018]所述的全橋子模塊由一電容C和四個(gè)IGBT管Tl?T4組成；其中，IGBT管Tl的集電極與IGBT管T2的集電極和電容C的一端相連，IGBT管Tl的發(fā)射極與IGBT管T3的集電極相連且為全橋子模塊的一端，IGBT管T3的發(fā)射極與IGBT管T4的發(fā)射極和電容C的另一端相連，IGBT管T2的發(fā)射極與IGBT管T4的集電極相連且為全橋子模塊的另一端；IGBT管Tl?T4的門極均接收外部設(shè)備提供的PWM信號(hào)。
[0019]優(yōu)選地，所述的整流換流站和逆變換流站的交流母線上均連接有濾波器和無(wú)功補(bǔ)償器；濾波器可濾除特定的交流諧波，無(wú)功補(bǔ)償器用于補(bǔ)償換流站所需的無(wú)功需求。
[0020]本發(fā)明的基本工作原理為:正常工作時(shí)整流側(cè)晶閘管換流器通過(guò)控制晶閘管觸發(fā)角來(lái)控制直流電流大小，通過(guò)整流將三相交流電變?yōu)殡p極直流電；而后經(jīng)過(guò)電流轉(zhuǎn)換處理變換為三極直流電分別流過(guò)三條傳輸線；再通過(guò)電流轉(zhuǎn)換逆處理，將三極直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡p極直流電，經(jīng)過(guò)逆變側(cè)晶閘管換流器的逆變作用，將雙極直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電注入受端交流系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)從送端交流系統(tǒng)向受端交流系統(tǒng)輸送功率。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):[0022](I)與三極直流輸電技術(shù)相比，本發(fā)明換流站設(shè)備的投資幾乎僅為三極直流的一半，但在傳輸容量方面，本發(fā)明與三極直流具有相同的容量傳輸能力。因而，本發(fā)明具有更好地經(jīng)濟(jì)性。
[0023](2)本發(fā)明在直流側(cè)不會(huì)引入額外功率損耗，具有較好地工程應(yīng)用性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為現(xiàn)有三極直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為現(xiàn)有交改直直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4為十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為MMC的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明系統(tǒng)電壓電流的運(yùn)行特性示意圖。
[0030]圖7為本發(fā)明系統(tǒng)中各開(kāi)關(guān)器件在過(guò)渡階段的時(shí)序圖。
[0031]圖8(a)為本發(fā)明系統(tǒng)調(diào)制極直流電壓的仿真波形圖。
[0032]圖8(b)為本發(fā)明系統(tǒng)正極直流電壓的仿真波形圖。
[0033]圖8(c)為本發(fā)明系統(tǒng)負(fù)極直流電壓的仿真波形圖。
[0034]圖8(d)為本發(fā)明系統(tǒng)三極直流電流的仿真波形圖。
[0035]圖8(e)為本發(fā)明系統(tǒng)整流側(cè)正負(fù)極吸收的有功功率仿真波形圖。
[0036]圖8(f)為本發(fā)明系統(tǒng)整流側(cè)正負(fù)極吸收的無(wú)功功率仿真波形圖。
[0037]圖8(g)為本發(fā)明系統(tǒng)逆變側(cè)正負(fù)極吸收的有功功率仿真波形圖。
[0038]圖8(h)為本發(fā)明系統(tǒng)逆變側(cè)正負(fù)極吸收的無(wú)功功率仿真波形圖。
[0039]圖8(i)為本發(fā)明系統(tǒng)正極觸發(fā)角和關(guān)斷角的仿真波形圖。
[0040]圖8(j)為本發(fā)明系統(tǒng)負(fù)極觸發(fā)角和關(guān)斷角的仿真波形圖。
[0041]圖8(k)為本發(fā)明系統(tǒng)中MMC輸出直流電壓的仿真波形圖。
[0042]圖8(1)為本發(fā)明系統(tǒng)MMC中子模塊的電容電壓仿真波形圖。
[0043]圖9(a)為本發(fā)明系統(tǒng)線路電壓的波形圖。
[0044]圖9(b)為本發(fā)明系統(tǒng)放電電流的波形圖。
[0045]圖10(a)為本發(fā)明系統(tǒng)中TS1、TS3的電壓應(yīng)力波形圖。
[0046]圖10(b)為本發(fā)明系統(tǒng)中TS2、TS4的電壓應(yīng)力波形圖。
[0047]圖10(c)為本發(fā)明系統(tǒng)中TSl?TS4的電流應(yīng)力波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及其相關(guān)原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0049]如圖3所示，一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng)，包括:整流換流站、整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元9、三極輸電線路6、逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元10和逆變換流站；其中:
[0050]整流換流站用于將送端交流電網(wǎng)I的三相交流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電；整流換流站包括交流母線LI以及通過(guò)兩臺(tái)換流變壓器4與交流母線LI連接的十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器5，交流母線LI與送端交流電網(wǎng)I連接；[0051]十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器5采用如圖4所示的12脈動(dòng)橋式換流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其將電壓等級(jí)變換后的三相交流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電；其每個(gè)橋臂串聯(lián)多個(gè)晶閘管，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可有效減少自身所產(chǎn)生的諧波電流；
[0052]兩臺(tái)換流變壓器4均采用接線方式為Υ/Υ/ Δ的三相三繞組變壓器，該變壓器用于將交流母線LI上的三相交流電進(jìn)行電壓等級(jí)變換，它能承受直流偏置電壓，并起到隔離直流偏置電壓進(jìn)入交流電網(wǎng)的作用；
[0053]交流母線LI上還連接有濾波器2和無(wú)功補(bǔ)償器3 ;濾波器2可濾除特定的交流諧波，無(wú)功補(bǔ)償器3用于補(bǔ)償換流站所需的無(wú)功需求。
[0054]整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元9 一側(cè)通過(guò)雙極平波電抗器7與整流換流站相連，另一側(cè)通過(guò)三極防過(guò)壓電抗器8與三極輸電線路6連接；防過(guò)壓電抗器可保護(hù)閥廳免遭操作過(guò)電壓或雷擊過(guò)電壓等沖擊波的損害，平波電抗器可抑制直流電流波動(dòng)和直流電流在故障情況下的上升率。整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元9用于將整流換流站輸出的雙極(正極、負(fù)極)直流電轉(zhuǎn)換為三極(正極、負(fù)極、調(diào)制極)直流電，其包括兩套晶閘管組件TSl?TS2、阻尼投切模塊SI和一 MMC ;其中，晶閘管組件TSl的陽(yáng)極與正極平波電抗器7和正極防過(guò)壓電抗器8的一端相連，晶閘管組件TSl的陰極與晶閘管組件TS2的陽(yáng)極和阻尼投切模塊SI的一端相連，晶閘管組件TS2的陰極與負(fù)極平波電抗器7和負(fù)極防過(guò)壓電抗器8的一端相連，阻尼投切模塊SI的另一端與MMC的正極端相連，MMC的負(fù)極端與調(diào)制極防過(guò)壓電抗器8的一端相連，MMC的交流側(cè)通過(guò)換流變壓器12與整流換流站中的交流母線LI相連。
[0055]晶閘管組件由多個(gè)晶閘管串聯(lián)構(gòu)成，換流變壓器12采用接線方式為Υ/Λ的三相雙繞組變壓器；阻尼投切模塊由一阻尼電阻和一控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成，控制開(kāi)關(guān)對(duì)阻尼電阻進(jìn)行投切，在非轉(zhuǎn)換階段，控制開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，阻尼電阻不投入使用，當(dāng)進(jìn)入轉(zhuǎn)換階段，控制開(kāi)關(guān)迅速斷開(kāi)，阻尼電阻投入。阻尼電阻具有高阻抗特性，用于控制轉(zhuǎn)換階段調(diào)制極電壓的充放電電流；
[0056]MMC米用三相六橋臂結(jié)構(gòu),如圖5所不,每個(gè)橋臂均由若干個(gè)全橋子模塊和一橋臂電抗器串聯(lián)組成。全橋子模塊輸出電壓存在正、負(fù)和零三種電平，具有電流雙向運(yùn)行能力，由其級(jí)聯(lián)構(gòu)成的換流單元具有直流電壓和直流電流雙向運(yùn)行能力；橋臂電抗器能夠抑制橋臂換流，在直流故障時(shí)起到抑制故障電流上升，保護(hù)IGBT等器件。全橋子模塊由一電容C和四個(gè)IGBT管Tl?T4組成；其中，IGBT管Tl的集電極與IGBT管T2的集電極和電容C的一端相連，IGBT管Tl的發(fā)射極與IGBT管T3的集電極相連且為全橋子模塊的一端，IGBT管T3的發(fā)射極與IGBT管T4的發(fā)射極和電容C的另一端相連，IGBT管T2的發(fā)射極與IGBT管T4的集電極相連且為全橋子模塊的另一端；IGBT管Tl?T4的門極均接收外部設(shè)備提供的PWM信號(hào)。
[0057]逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元10 —側(cè)通過(guò)三極防過(guò)壓電抗器8與三極輸電線路6相連，另一側(cè)通過(guò)雙極平波電抗器7與逆變換流站相連；逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元10通過(guò)三極輸電線路6接收整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元9輸出的三極直流電，并將該直流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電，其包括兩套晶閘管組件TS3?TS4和阻尼投切模塊S2 ;其中，晶閘管組件TS3的陰極與正極平波電抗器7和正極防過(guò)壓電抗器8的一端相連，晶閘管組件TS3的陽(yáng)極與晶閘管組件TS4的陰極和阻尼投切模塊S2的一端相連，晶閘管組件TS4的陽(yáng)極與負(fù)極平波電抗器7和負(fù)極防過(guò)壓電抗器8的一端相連，阻尼投切模塊SI的另一端與調(diào)制極防過(guò)壓電抗器8的一端相連。[0058]逆變換流站用于將逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元10輸出的雙極直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電并注入受端交流電網(wǎng)11。逆變換流站包括交流母線L2以及通過(guò)兩臺(tái)換流變壓器4與交流母線L2連接的十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器5，交流母線L2與受端交流電網(wǎng)11連接；交流母線L2上也連接有濾波器2和無(wú)功補(bǔ)償器3。
[0059]圖6給出了三條直流母線上電壓和電流的運(yùn)行特性，其中，If為某一確定參數(shù)，由實(shí)際工況決定；Id為12脈動(dòng)晶閘管發(fā)出的直流電流JdpUdn^P Idn分別為正極直流母線、調(diào)制極直流母線和負(fù)極直流母線上的直流電流；TP為直流母線上電流輪換的周期時(shí)間，Tn為正常階段的時(shí)間常數(shù)。為盡可能多地傳輸直流功率，每條直流母線上的直流電流不是恒定不變的。在正常階段I時(shí)，正極直流母線和負(fù)極直流母線之間的晶閘管閥TSl和TS3導(dǎo)通，因而正極直流母線和負(fù)極直流母線處于并聯(lián)狀態(tài)，負(fù)極直流母線和正極直流母線上的電壓處于同一等級(jí)，且有Idn=Id=Idp+Idm。在正常階段2時(shí)，調(diào)制極直流母線和負(fù)極直流母線之間的晶閘管閥TS2和TS4導(dǎo)通，因而調(diào)制極直流母線和負(fù)極直流母線處于并聯(lián)狀態(tài)，負(fù)極直流母線和調(diào)制極直流母線上的電壓處于同一等級(jí)，且有Idp=Id=Id^Id"因而可以看出，通過(guò)晶閘管閥的開(kāi)斷，負(fù)極直流母線將每隔時(shí)間Tn輪流與正極直流母線和負(fù)極直流母線構(gòu)成并聯(lián)關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行分流。
[0060]實(shí)際上，為減少對(duì)系統(tǒng)的影響，直流電壓和電流在過(guò)渡階段應(yīng)該有一個(gè)變化過(guò)渡過(guò)程，而非如圖6中所示那樣突變。圖7較為詳細(xì)地給出了過(guò)渡階段電壓電流的變化過(guò)程。從圖7中可以看出，一個(gè)運(yùn)行周期Tp包含兩個(gè)過(guò)渡階段:過(guò)渡階段I和過(guò)渡階段2。過(guò)渡階段I為負(fù)極直流母線和正極直流母線并聯(lián)時(shí)電壓和電流的變化過(guò)程，過(guò)渡階段2為負(fù)極直流母線和調(diào)制極直流母線相連時(shí)的情況。每個(gè)過(guò)渡階段還分為三部分:電流調(diào)節(jié)過(guò)程1，電壓反向過(guò)程，電流調(diào)節(jié)過(guò)程2。以過(guò)渡階段I為例，當(dāng)Idm降低至O時(shí)，Idp將增大至Id，同時(shí)為TSl和TS3提供關(guān)斷條件。在電壓反向過(guò)程中，負(fù)極直流母線從與正極直流母線相連的狀態(tài)變?yōu)榕c調(diào)制極直流母線相連，同時(shí)，調(diào)制極實(shí)現(xiàn)了直流電壓反向。在電流調(diào)節(jié)過(guò)程2中，直流電流Id根據(jù)圖7所示正常階段的電流比例進(jìn)行重新分配。
[0061]圖7還給出了過(guò)渡階段I相關(guān)輔助設(shè)備(如TSl~TS4)詳細(xì)的動(dòng)作時(shí)序，用于順利實(shí)現(xiàn)平緩的過(guò)渡過(guò)程:
[0062](I)將Idm調(diào)節(jié)至0，然后給TSl和TS3施加閉鎖信號(hào)(電流調(diào)節(jié)過(guò)程I)。此過(guò)程中Id保持不變，當(dāng)Idffl降低至O時(shí)，Idp將增大至Id。
[0063]當(dāng)TSl和TS3閉鎖后，此時(shí)負(fù)極直流母線將處于“懸浮”狀態(tài)，但由于傳輸線雜散電容的存在，負(fù)極直流 母線上的電壓維持為正額定電壓vd。在TS2和TS4導(dǎo)通瞬間，負(fù)極直流母線和調(diào)制極直流母線之間的電壓差將導(dǎo)致很大的過(guò)電流，危及設(shè)備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在負(fù)極直流母線和調(diào)制極直流母線連接的過(guò)程中，還需要進(jìn)行附加控制。
[0064](2)斷開(kāi)快速開(kāi)關(guān)SI，并調(diào)節(jié)電流控制單元的直流電壓Vx至0，然后觸發(fā)導(dǎo)通TS2(電壓反向過(guò)程)。
[0065](3)當(dāng)放電完成，負(fù)極直流母線的直流電壓與-Vd相近時(shí)，閉合SI并且調(diào)節(jié)Vx至-RId (其中R為傳輸線電阻)。調(diào)節(jié)完畢后，對(duì)TS4施加觸發(fā)信號(hào)，并且通過(guò)控制Vx的變化，調(diào)節(jié)負(fù)極直流電流的電流(電流調(diào)節(jié)過(guò)程2)。
[0066]為了進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)施方式的有效性和可行性，在電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC內(nèi)搭建了一個(gè)如圖3所示的仿真模型，主回路參數(shù)見(jiàn)表1。
【權(quán)利要求】
1.一種擴(kuò)展式雙極直流輸電系統(tǒng),其特征在于,包括: 整流換流站，用于將送端交流電網(wǎng)的三相交流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電； 整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元，用于將所述的雙極直流電轉(zhuǎn)換為三極直流電； 逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元，用于通過(guò)三極輸電線路接收所述的三極直流電，并將該直流電轉(zhuǎn)換為雙極直流電； 逆變換流站，用于將逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元輸出的雙極直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電并注入受端交流電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元與三極輸電線路之間以及三極輸電線路與逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元之間均設(shè)有三極防過(guò)壓電抗器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的整流換流站與整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元之間以及逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元與逆變換流站之間均設(shè)有雙極平波電抗器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的整流換流站或逆變換流站包括與對(duì)應(yīng)交流電網(wǎng)連接的交流母線以及通過(guò)兩臺(tái)換流變壓器與交流母線連接的十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元包括兩套晶閘管組件TSl~TS2、阻尼投切模塊SI和一 MMC ;其中，晶閘管組件TSl的陽(yáng)極作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的正極輸入端和正極輸出端，晶閘管組件TSl的陰極與晶閘管組件TS2的陽(yáng)極和阻尼投切模塊SI的一端相連，晶閘管組件TS2的陰極作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的負(fù)極輸入端和負(fù)極輸出端，阻尼投切模塊SI的另一端與MMC的正極端相連，MMC的負(fù)極端作為整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制極輸出端，MMC的交流側(cè)通過(guò)換流變壓器接收送端交流電網(wǎng)的三相交流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元包括兩套晶閘管組件TS3~TS4和阻尼投切模塊S2 ;其中，晶閘管組件TS3的陰極作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的正極輸入端和正極輸出端，晶閘管組件TS3的陽(yáng)極與晶閘管組件TS4的陰極和阻尼投切模塊S2的一端相連，晶閘管組件TS4的陽(yáng)極作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的負(fù)極輸入端和負(fù)極輸出端，阻尼投切模塊SI的另一端作為逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制極輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻尼投切模塊由一阻尼電阻和一控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的MMC采用三相六橋臂結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)全橋子模塊和一橋臂電抗器串聯(lián)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流輸電系統(tǒng),其特征在于:所述的全橋子模塊由一電容C和四個(gè)IGBT管Tl~T4組成；其中，IGBT管Tl的集電極與IGBT管T2的集電極和電容C的一端相連，IGBT管Tl的發(fā)射極與IGBT管T3的集電極相連且為全橋子模塊的一端，IGBT管T3的發(fā)射極與IGBT管T4的發(fā)射極和電容C的另一端相連，IGBT管T2的發(fā)射極與IGBT管T4的集電極相連且為全橋子模塊的另一端；IGBT管Tl~T4的門極均接收外部設(shè)備提供的PWM信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述的整流換流站和逆變換流站的交流母線上均連 接有濾波器和無(wú)功補(bǔ)償器。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK103595064SQ201310507288
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】徐政, 許烽, 董桓鋒, 翁華, 周煜智, 劉高任, 薛英林 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)