本發(fā)明涉及直流輸電系統(tǒng)技術領域，特別涉及一種直流線間潮流控制器。

背景技術：

多端直流輸電系統(tǒng)是由3個及以上換流站，通過串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接起來的直流輸電系統(tǒng)，它能夠實現(xiàn)多電源供電以及多落點受電，相比于兩端高壓直流輸電系統(tǒng)運行更為經(jīng)濟靈活，是解決我國目前面臨的大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、大容量遠距離電能輸送和輸電走廊緊缺等問題的有效技術手段之一。典型的環(huán)網(wǎng)式三端直流輸電系統(tǒng)等效電路如圖1所示，假設換流站1和換流站2分別是兩個海上風電場的換流站，為定功率模式運行，換流站3為岸上換流站，為定直流電壓模式運行，功率從換流站1和換流站2向換流站3傳輸。為了調節(jié)直流輸電線line1、line2、line3上的潮流，需要在直流輸電線line1、line2、line3中串入直流潮流控制器。由于不存在交流電的無功功率、電抗和相角，直流輸電系統(tǒng)只能調節(jié)輸電線路電阻和直流電壓來控制直流潮流。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的難題，提供一種直流線間潮流控制器。

本發(fā)明提供一種直流線間潮流控制器，包括第一、第二、第三和第四端子，第一端子連接第一輸電線，第三端子連接連接第二輸電線，第二端子和第四端子并聯(lián)后連接第三輸電線，功率從第一輸電線和第二輸電線流向第三輸電線，所述直流線間潮流控制器包括雙向dc/dc變換器和固態(tài)變壓器，所述雙向dc/dc變換器和所述固態(tài)變壓器串聯(lián)，所述雙向dc/dc變換器的輸入端為所述第一和第二端子，所述雙向dc/dc變換器的輸出端與所述固態(tài)變壓器的輸入端連接，所述固態(tài)變壓器的輸出端為第三和第四端子。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述雙向dc/dc變換器包括第九雙向開關、第十雙向開關、第一電感和第一電容，所述第九雙向開關的一端連接第一端子，所述第九雙向開關的另一端連接所述第一電感的一端所述第一電感的另一端連接所述第一電容，所述第一電容另一端連接所述第十雙向開關，所述第十雙向開關的另一端連接所述第九雙向開關和所述第一電感的連接點連接。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述雙向dc/dc變換器包括第九雙向開關、第十雙向開關、第一電感和第一電容，所述第一電感的一端連接所述第一端子，所述第一電感的另一端連接所述第九雙向開關的一端，所述第九雙向開關的另一端連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端和所述第十雙向開關的一點連接，所述第十雙向開關的另一端和所述第一雙電雙向開關和所述第一電感的連接點連接。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述固態(tài)變壓器包括原邊全橋變換器、變壓器、副邊全橋變換器，所述原邊全橋變換器的輸入端與所述第一電容并聯(lián)，所述原邊全橋變換器的輸出端與所述變壓器的原邊繞組并聯(lián)，所述變壓器的副邊繞組和所述副邊全橋變換器的輸出端并聯(lián)，所述副邊全橋變換器的輸入端并聯(lián)一第二電容，所述第二電容的一端連接所述第三端子，所述第二電容的另一端連接所述第四端子。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述原邊全橋變換器包括第一雙向開關、第二雙向開關、第三雙向開關和第四雙向開關，所述第一雙向開關和所述第二雙向開關串聯(lián)構成第一橋臂單元，所述第三雙向開關和所述第四雙向開關串聯(lián)構成第二橋臂單元，所述第一橋臂單元和所述第二橋臂單元并聯(lián)，所述第一橋臂單元的兩端為所述原邊全橋變換器的輸入端，所述第一橋臂單元和第二橋臂單元的中間點為所述原邊全橋變換器的輸出端。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述副邊全橋變換器包括第五雙向開關、第六雙向開關、第七雙向開關和第八雙向開關，所述第五雙向開關和所述第六雙向開關串聯(lián)構成第三橋臂單元，所述第七雙向開關和所述第八雙向開關串聯(lián)構成第四橋臂單元，所述第三橋臂單元和所述第四橋臂單元并聯(lián)，所述第四橋臂單元的兩端為所述副邊全橋變換器的輸入端，所述第三橋臂單元和第四橋臂單元的中間點為所述副邊全橋變換器的輸出端。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述第九雙向開關包括反向串聯(lián)的第一單向開關和第二單向開關，所述第一單向開關和所述第二單向開關為mosfet開關或igbt開關。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述第十雙向開關包括反向串聯(lián)的第三單向開關和第四單向開關，所述第三單向開關和所述第四單向開關為mosfet開關或igbt開關。

本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述直流線間潮流控制器多個串聯(lián)組合為大功率直流線間潮流控制器，包括第一至第n個直流線間潮流控制器，所述第一直流線間潮流控制器的第二端和所述第二直流線間潮流控制器的第一端連接，所述第一直流線間潮流控制器的第四端和所述第二直流線間潮流控制器的第三端連接，如此依次將第二直流線間潮流控制器至第n個潮流控制器連接，所述第n個直流線間潮流控制器的第二端子和第四端子連接，與第三輸入線連接，所述第一直流線間潮流控制器的第一端子與第一輸入線連接，所述第一直流線間潮流控制器的第二端子與第二輸入線連接。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的直流線間潮流控制器能夠實現(xiàn)直流電能的流動控制，使用了固態(tài)變壓器實現(xiàn)電路的隔離，電路結構簡單。

附圖說明

圖1為典型的環(huán)網(wǎng)式三端直流輸電系統(tǒng)等效電路圖。

圖2為本發(fā)明的直流線間潮流控制器的框圖。

圖3為本發(fā)明多個圖2所示直流線間潮流控制器的串聯(lián)組合實施例框圖。

圖4為本發(fā)明圖2所示直流線間潮流控制器的第一具體實施例。

圖5為本發(fā)明圖2所示直流線間潮流控制器的第二具體實施例。。

圖6為本發(fā)明的雙向開關的一具體實施例。

圖7為圖5中雙向dc/dc變換器的另一具體實施方式。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發(fā)明一部分實施方式，而不是全部的實施方式?；诒景l(fā)明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖2所示，一種直流線間潮流控制器20，包括第一端子1、第二端子2、第三端子3和第四端子4，第一端子1連接第一輸電線line1，第三端子3連接連接第二輸電線line2，第二端子2和第四端子4并聯(lián)后連接第三輸電線line3，功率從第一輸電線line1和第二輸電線line2流向第三輸電線line3。所述第一輸電線line1、第二輸電線line2、第三輸電線line3，如圖1所示，分別連接換流站1、換流站2、換流站3。

圖3所示為將多個圖2所示直流線間潮流控制器串聯(lián)組合為更大功率的直流線間潮流控制器，包括第一至第n個直流線間潮流控制器301至30n，所述第一直流線間潮流控制器301的第二端2和所述第二直流線間潮流控制器302的第一端1連接，所述第一直流線間潮流控制器301的第四端4和所述第二直流線間潮流控制器302的第三端3連接，如此依次將第二直流線間潮流控制器302至第n個直流線間潮流控制器30n連接，所述第n個直流線間潮流控制器30n的第二端子2和第四端子4連接，與第三輸入線line3連接，所述第一直流線間潮流控制器301的第一端子1與第一輸入線line1連接，所述第一直流線間潮流控制器301的第二端子2與第二輸入線line2連接。

如圖4所示，本發(fā)明直流線間潮流控制器40的一具體實施例，所述直流線間潮流控制器40包括雙向dc/dc變換器41和固態(tài)變壓器42，所述雙向dc/dc變換器41和所述固態(tài)變壓器42串聯(lián)，所述雙向dc/dc變換器41的輸入端為所述第一端子1和第二端子2，所述固態(tài)變壓器42的輸出端為第三端子3和第四端子4。

如圖4所示，所述雙向dc/dc變換器41為一升壓變換器，包括第九雙向開關s9、第十雙向開關s10、第一電感l(wèi)1和第一電容c1，所述第九雙向開關s9的一端連接第一端子1，所述第九雙向開關s9的另一端連接所述第一電感l(wèi)1的一端，所述第一電感l(wèi)1的另一端連接所述第一電容c1，所述第一電容c1另一端連接所述第十雙向開關s10，所述第十雙向開關s10的另一端連接所述第九雙向開關s9和所述第一電感l(wèi)1的連接點連接。

當能量從line1傳輸至line2時，所述雙向dc/dc變換器41工作于升壓模式，當能量從line2傳輸至line1時，雙向dc/dc變換器41工作于降壓模式。

如圖5所示，為本發(fā)明另一具體實施例，該實施例中，所述雙向dc/dc變換器51為一降壓變換器，包括第九雙向開關s9、第十雙向開關s10、第一電感l(wèi)1和第一電容c1，所述第一電感l(wèi)1的一端連接第一端子1，所述第一電感l(wèi)1的另一端連接所述第九雙向開關s9的一端，所述第九雙向開關s9的另一端連接所述第一電容c1的一端，所述第一電容c1的另一端和所述第十雙向開關s10的一點連接，所述第十雙向開關s10的另一端和所述第一雙電雙向開關s9和所述第一電感l(wèi)1的連接點連接。

當能量從line1傳輸至line2時，所述雙向dc/dc變換器51工作于降壓模式，當能量從line2傳輸至line1時，雙向dc/dc變換器51工作于升壓模式。

如圖4和圖5中所述第九雙向開關s9和第十雙向開關s10，一優(yōu)選的實施方式如圖6所示，包括反向串聯(lián)的第一單向開關q1和第二單向開關q2，所述第一單向開關q1和第二單向開關q2雙向開關為mosfet開關或igbt開關。

如圖4和圖5所示的實施例中，所示第九雙向開關s9和第十雙向開關s10的第一單向開關q1和第二單向開關q2的位置放置在一起，但是本發(fā)明并不以此為限，如圖7所示，也即將第九雙向開關s9的兩個雙向開關q1和q2分開放置，同時本發(fā)明中的第一電感l(wèi)1也可以分開放置，如圖中l(wèi)11和l22所示。

如圖4所示，所述固態(tài)變壓器42包括原邊全橋變換器421、變壓器t、副邊全橋變換器422，所述原邊全橋變換器421的輸入端與所述第一電容c1并聯(lián)，所述原邊全橋變換器421的輸出端與所述變壓器t的原邊繞組n1并聯(lián)，所述變壓器t的副邊繞組n2和所述副邊全橋變換器422的輸出端并聯(lián)，所述副邊全橋變換器422的輸入端并聯(lián)一第二電容c2，所述第二電容c2的一端連接所述第三端子3，所述第二電容c2的另一端連接所述第四端子4。

所述原邊全橋變換器421包括第一雙向開關s1、第二雙向開關s2、第三雙向開關s3和第四雙向開關s4，所述第一雙向開關s1和所述第二雙向開關s2串聯(lián)構成第一橋臂單元4211，所述第三雙向開關s3和所述第四雙向開關s4串聯(lián)構成第二橋臂單元4212，所述第一橋臂單元4211和所述第二橋臂單元4212并聯(lián)，所述第一橋臂單元4211的兩端為所述原邊全橋變換器421的輸入端，所述第一橋臂單元4211和第二橋臂單元4212的中間點為所述原邊全橋變換器421的輸出端。

所述副邊全橋變換器422包括第五雙向開關s5、第六雙向開關s6、第七雙向開關s7和第八雙向開關s8，所述第五雙向開關s5和所述第六s6雙向開關串聯(lián)構成第三橋臂單元4221，所述第七雙向開關s7和所述第八雙向開關s8串聯(lián)構成第四橋臂單元4222，所述第三橋臂單元4221和所述第四橋臂單元4222并聯(lián)，所述第四橋臂單元4222的兩端為所述副邊全橋變換器422的輸入端，所述第三橋臂單元4221和第四橋臂單元4222的中間點為所述副邊全橋變換器422的輸出端。

當能量從line1傳輸至line2時，所述原邊全橋變換器421工作在逆變狀態(tài)，副邊全橋變換器422工作在整流狀態(tài)；當能量從line2傳輸至line1時，副邊全橋變換器422工作在逆變狀態(tài)，原邊全橋變換器421工作在整流狀態(tài)。

圖5所示的固態(tài)變壓器52與圖4所示的固態(tài)變壓器42相同，在此不再贅述。

本發(fā)明中第一至第八雙向開關s1-s8是為了是實現(xiàn)line1/line2/line3中電壓變化，在電壓極性變化時電路開關能夠有效工作。

本發(fā)明的直流線間潮流控制器的有效果是：

本發(fā)明的直流線間潮流控制器能夠實現(xiàn)直流電能的流動控制，使用了固態(tài)變壓器實現(xiàn)電路的隔離，電路結構簡單，實現(xiàn)line1和line2之間的能量交換，通過調節(jié)雙向dc/dc變換器的占空比和變壓器t的匝比，實現(xiàn)潮流控制能量傳輸?shù)谋壤?/p>

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。