一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，屬于高壓電網(wǎng)系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的換流裝置包括n個換流閥模塊、1個n繞組變壓器和1個兩繞組變壓器，每個換流閥模塊由第一閥組和第二閥組通過一直流母線電容連接而成，每個換流閥模塊第一閥組的交流端分別與n繞組變壓器對應(yīng)的副邊連接，每個換流閥模塊第二閥組的交流端級聯(lián)后與兩繞組變壓器的副邊連接，n繞組變壓器的原邊和兩繞組變壓器的原邊分別用于連接至不同的電網(wǎng)。每個換流閥模塊共用直流母線電容，易于進行功率模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有良好的可擴展性；采用多電平技術(shù)，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明采用的能量交換的換流技術(shù)，可應(yīng)用于軌道交通、配電網(wǎng)中兩單相電網(wǎng)的互聯(lián)。
【專利說明】-種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，屬于高壓電網(wǎng) 系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 在軌道交通供電系統(tǒng)及配電網(wǎng)系統(tǒng)，有較多的變壓器、電纜、機車動力負荷，存在 嚴重的無功損耗問題。如圖4所示，在兩個變電站之間如果能實現(xiàn)有功和無功的實時調(diào)度， 對于改善電壓質(zhì)量、提高設(shè)備利用率、降低網(wǎng)損有很大益處。
[0003] 在中高壓電網(wǎng)系統(tǒng)中，為使用低電壓等級的功率器件實現(xiàn)高壓的功率變換，研究 者提出了多種高壓大功率變化的換流裝置，目前應(yīng)用于主電路拓撲的主要基于兩大類技術(shù) 換流裝置：變壓器多重化技術(shù)換流裝置和多電平技術(shù)換流裝置。
[0004] 多重化換流裝置拓撲如圖5所示，具有開關(guān)頻率低、控制簡單、開關(guān)損耗低等優(yōu) 點，但存在諸多弊端：如需要特殊設(shè)計的輸入輸出變壓器，變壓器繞組增多時導(dǎo)致變壓器設(shè) 計困難；變壓器成本高，約占整個裝置成本的1/3 ;變壓器鐵磁具有非線性特性，使得控制 器設(shè)計困難，容易引發(fā)裝置故障。
[0005] 多電平換流裝置拓撲主電路如圖6所示，該拓撲結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)模塊化，便于 采用低壓器件實現(xiàn)高壓系統(tǒng)的能量變換。由于電平數(shù)可以很多，因而可以實現(xiàn)較好的諧波 特性。但是所需的的開關(guān)器件多，大大提高了成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，以滿 足兩高壓單相電網(wǎng)之間的能量交換。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的 換流裝置，該換流裝置包括η個換流閥模塊、1個η繞組變壓器和1個兩繞組變壓器，每個換 流閥模塊由第一閥組和第二閥組通過一直流母線電容連接而成，所述每個換流閥模塊第一 閥組的交流端分別與η繞組變壓器對應(yīng)的副邊連接，每個換流閥模塊第二閥組的交流端級 聯(lián)后與兩繞組變壓器的副邊連接，所述η繞組變壓器的原邊和兩繞組變壓器的原邊分別用 于連接至不同的電網(wǎng)。
[0008] 所述每個換流閥模塊的第一閥組交流端與η繞組變壓器對應(yīng)副邊之間還串接有 濾波電感。
[0009] 所述的每個換流閥模塊的第一閥組和第二閥組都是分別由4個開關(guān)器件構(gòu)成。
[0010] 所述的換流閥模塊采用有功和無功解耦的雙閉環(huán)控制。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的換流裝置用于設(shè)置在兩電網(wǎng)之間，該換流裝置包 括η個換流閥模塊、1個η繞組變壓器和1個兩繞組變壓器，每個換流閥模塊由第一閥組和 第二閥組通過一直流母線電容連接而成，所述每個換流閥模塊第一閥組的交流端分別與η 繞組變壓器對應(yīng)的副邊連接，所述每個換流閥模塊第二閥組的交流端級聯(lián)后與兩繞組變壓 器的副邊連接，所述η繞組變壓器的原邊和兩繞組變壓器的原邊分別用于連接至不同的電 網(wǎng)。每個換流閥模塊共用直流母線電容，易于進行功率模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有良好的可擴展 性；采用多電平技術(shù)，具有多直流母線結(jié)構(gòu)，單個直流母線電壓較低，可以使用標準化的開 關(guān)器件實現(xiàn)高壓系統(tǒng)的能量交換，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明采用的能量交換的換流技 術(shù)，可應(yīng)用于軌道交通、配電網(wǎng)中兩單相電網(wǎng)的互聯(lián)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的換流裝置結(jié)構(gòu)原理圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明換流裝置中單個換流閥模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明換流裝置所采用的有功無功獨立控制原理框圖；
[0015] 圖4是換流裝置的應(yīng)用示意圖；
[0016] 圖5是現(xiàn)有技術(shù)中多重化換流裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017] 圖6是現(xiàn)有技術(shù)中多電平換流裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0019] 本發(fā)明結(jié)合變壓器多重化技術(shù)和多電平技術(shù)，提出了一種新的換流裝置，如圖1 所示，該換流裝置設(shè)置在電網(wǎng)Α和電網(wǎng)Β之間，包括η個換流閥模塊、1個η繞組變壓器和 1個兩繞組變壓器，每個換流閥模塊由第一閥組和第二閥組通過一直流母線電容連接而成， 每個換流閥模塊第一閥組的交流端分別通過相應(yīng)的濾波電感L與η繞組變壓器對應(yīng)的副邊 連接，η個換流閥模塊第二閥組的交流端級聯(lián)后與兩繞組變壓器的副邊連接，所述η繞組變 壓器的原邊和兩繞組變壓器的原邊分別用于連接至電網(wǎng)Α和電網(wǎng)Β。
[0020] 其中每個換流閥模塊如圖2所示，包括由VI、V2、V3和V4組成第一閥組，V5、V6、 V7和V8組成第二閥組，第一閥組和第二閥組的直流端通過直流母線電容C連接。每個換流 閥模塊共用直流母線電容，易于進行功率模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有良好的可擴展性；采用多電平 技術(shù)，具有多直流母線結(jié)構(gòu)，單個直流母線電壓較低，通過使用標準化的開關(guān)器件能夠?qū)崿F(xiàn) 高壓系統(tǒng)的能量交換，提系統(tǒng)的可靠性。
[0021] 換流閥模塊采用有功和無功解耦的雙閉環(huán)控制方式，如圖3所示，分別對有功電 流id和無功電流進行控制，有功P正比于有功電流i d，無功q正比于無功電流iq，通過圖 3的控制方式就可以實現(xiàn)兩個電網(wǎng)之間的無功和有功的獨立控制。
[0022] 最后應(yīng)該說明的是：結(jié)合上述實施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所 述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解到：本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修 改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，其特征在于，該換流裝置包 括η個換流閥模塊、1個η繞組變壓器和1個兩繞組變壓器，每個換流閥模塊由第一閥組和 第二閥組通過一直流母線電容連接而成，所述每個換流閥模塊第一閥組的交流端分別與η 繞組變壓器對應(yīng)的副邊連接，每個換流閥模塊第二閥組的交流端級聯(lián)后與兩繞組變壓器的 副邊連接，所述η繞組變壓器的原邊和兩繞組變壓器的原邊分別用于連接至不同的電網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，其特征在 于，所述每個換流閥模塊的第一閥組交流端與η繞組變壓器對應(yīng)副邊之間還串接有濾波電 感。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，其特 征在于，所述的每個換流閥模塊的第一閥組和第二閥組都是分別由4個開關(guān)器件構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可滿足兩單相高壓電網(wǎng)之間能量交換的換流裝置，其特征在 于，所述的換流閥模塊采用有功和無功解耦的雙閉環(huán)控制。
【文檔編號】H02J3/06GK104113067SQ201410307919
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉剛, 孫健, 徐明明, 翟超, 安昱, 王青龍, 李繼凱, 王鴻飛 申請人:許繼電氣股份有限公司