可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，所述整流側(cè)、逆變側(cè)的變壓器的一次側(cè)通過斷路器KM2、KM1與電網(wǎng)相連接，且斷路器KM2的每一相都并聯(lián)有保護(hù)電阻；整流側(cè)、逆變側(cè)的直流側(cè)與直流電纜的連接處設(shè)有熔斷器FU、避雷器及電抗器L;每個(gè)功率單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)繞組，功率單元直流側(cè)首尾連接，所述的功率單元直流側(cè)設(shè)有電容器和與電容器并聯(lián)的電阻；功率單元的交流側(cè)設(shè)有LC濾波電路及熔斷器。本實(shí)用新型每個(gè)單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)功率單元的交流側(cè)和直流側(cè)都設(shè)有保護(hù)裝置，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。
【專利說明】 可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率單元串聯(lián)多電平型的輕型直流輸電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]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600km以上的遠(yuǎn)程輸電線路，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發(fā)、優(yōu)化配置，符合我國(guó)“西電東送”的國(guó)情。
[0003]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):
[0004]1、輸送相同功率時(shí),輕型直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3?1/2 ；
[0005]2、在電纜輸電線路中，輕型直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而高壓交流輸電線路存在電各電流，引起損耗；
[0006]3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對(duì)周圍環(huán)境沒有視覺上的影響，也沒有電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可見輕型直流輸電技術(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，例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時(shí)，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時(shí)，要用海底電纜；
[0007]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；
[0008]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)的短路電流與沒有互連時(shí)一樣。
[0009]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，輕型直流輸電還沒有得到廣泛應(yīng)用。
[0010]功率單兀串聯(lián)多電平型輕型直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的直流側(cè)為一個(gè)整體模塊。而功率單元串聯(lián)多電平型輕型直流輸電系統(tǒng)的整流側(cè)、逆變側(cè)均為多個(gè)單元串聯(lián)組成，每個(gè)單元的直流側(cè)也串聯(lián)組成一個(gè)整體直流側(cè)(圖2)(圖3)。但在系統(tǒng)運(yùn)行中，各個(gè)單元的組成器件參數(shù)可能有偏差，按照原始的控制策略，實(shí)際運(yùn)行中會(huì)造成各單元的直流電壓不平衡，單元直流電壓偏離原設(shè)定值，單元因過壓或欠壓引起的故障，使得系統(tǒng)停止運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型提供一種可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)單元通過接收光纖和發(fā)送光纖與上位機(jī)CPU進(jìn)行通信，接收上位機(jī)指令，并發(fā)送單元信息；每個(gè)功率單元的交流側(cè)和直流側(cè)都設(shè)有保護(hù)裝置，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0013]可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括整流側(cè)和逆變側(cè)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述整流側(cè)、逆變側(cè)的變壓器的一次側(cè)通過斷路器KM2、KM1與電網(wǎng)相連接，且斷路器KM2的每一相都并聯(lián)有保護(hù)電阻；整流側(cè)、逆變側(cè)的直流側(cè)與直流電纜的連接處設(shè)有熔斷器FU、避雷器及電抗器L ;整流側(cè)、逆變側(cè)的功率單元橋臂側(cè)設(shè)有電流互感器CT ;整流側(cè)，逆變側(cè)各由12個(gè)功率單元組成，每個(gè)功率單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)繞組，功率單元直流側(cè)首尾連接，所述的功率單元直流側(cè)設(shè)有電容器和與電容器并聯(lián)的電阻；功率單元的交流側(cè)設(shè)有LC濾波電路及熔斷器。
[0014]所述的功率單元所采用半導(dǎo)體開關(guān)器件為IGBT、GT0、IGCT、或IEGT全控型開關(guān)器件。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]本實(shí)用新型提供整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)單元通過接收光纖和發(fā)送光纖與上位機(jī)CPU進(jìn)行通信，接收上位機(jī)指令，并發(fā)送單元信息；每個(gè)功率單元的交流側(cè)和直流側(cè)都設(shè)有保護(hù)裝置，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是輕型直流輸電系統(tǒng)的整體拓?fù)鋱D。
[0018]圖2是輕型直流輸電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3是功率單元結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是功率單元的PWM調(diào)制原理及輸出波形圖。
[0021]圖5是通訊系統(tǒng)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]見圖1-圖4，可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括整流側(cè)和逆變側(cè)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)。所述整流側(cè)、逆變側(cè)的變壓器的一次側(cè)通過斷路器KM2、KM1與電網(wǎng)相連接，且斷路器KM2的每一相都并聯(lián)有保護(hù)電阻；整流側(cè)、逆變側(cè)的直流側(cè)與直流電纜的連接處設(shè)有熔斷器FU、避雷器及電抗器L ;整流側(cè)、逆變側(cè)的功率單元橋臂側(cè)設(shè)有電流互感器CT ;整流側(cè)，逆變側(cè)各由12個(gè)功率單元組成，每個(gè)功率單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)繞組，功率單元直流側(cè)首尾連接，所述的功率單元直流側(cè)設(shè)有電容器和與電容器并聯(lián)的電阻；功率單元的交流側(cè)設(shè)有LC濾波電路及熔斷器。
[0024]所述的功率單元所采用半導(dǎo)體開關(guān)器件為IGBT、GT0、IGCT、或IEGT全控型開關(guān)器件。功率單元采用PWM調(diào)制方式。
[0025]見圖5，輕型直流輸電系統(tǒng)，包括整流側(cè)、逆變側(cè)和直流電纜。整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，整流側(cè)為主站，逆變側(cè)為從站，主站與從站各由12個(gè)功率單元(Power Unit)組成，每個(gè)單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括CPU、采樣回路和保護(hù)回路。每個(gè)功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)的0.5kV繞組，在電抗器與變壓器二次側(cè)的0.5kV繞組之間還設(shè)有濾波電容器。功率單元直流側(cè)首尾連接，每個(gè)單元通過接收光纖和發(fā)送光纖與上位機(jī)CPU進(jìn)行通信，上位機(jī)CPU對(duì)每個(gè)單元發(fā)送啟動(dòng)、停止、復(fù)位、參數(shù)設(shè)置命令，同時(shí)上位機(jī)CPU接收所有單元的信息并對(duì)所有單元的信息進(jìn)行綜合處理；主站與從站之間通過設(shè)置于10公里之外的集控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)主站發(fā)生故障后通過集控中心將故障信息傳遞給從站CPU，從站CPU給所有單元下發(fā)脈沖封鎖命令。
[0026]輕型直流輸電系統(tǒng)采用主站、從站分別控制的方式，且每個(gè)功率單元具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，減小功率單元因過壓或欠壓引起的故障，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括整流側(cè)和逆變側(cè)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述整流側(cè)、逆變側(cè)的變壓器的一次側(cè)通過斷路器KM2、KM1與電網(wǎng)相連接，且斷路器KM2的每一相都并聯(lián)有保護(hù)電阻；整流偵彳、逆變側(cè)的直流側(cè)與直流電纜的連接處設(shè)有熔斷器FU、避雷器及電抗器L ;整流側(cè)、逆變側(cè)的功率單元橋臂側(cè)設(shè)有電流互感器CT ;整流側(cè)，逆變側(cè)各由12個(gè)功率單元組成，每個(gè)功率單元都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，每個(gè)功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)繞組，功率單元直流側(cè)首尾連接，所述的功率單元直流側(cè)設(shè)有電容器和與電容器并聯(lián)的電阻；功率單元的交流側(cè)設(shè)有LC濾波電路及熔斷器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，所述的功率單元所采用半導(dǎo)體開關(guān)器件為IGBT、GTO, IGCT、或IEGT全控型開關(guān)器件。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK204030622SQ201420399433
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】陳建國(guó), 王晗, 郭自勇, 王強(qiáng), 楊洋, 劉寶誠(chéng), 虞蒼璧, 王緒寶, 孫賢大, 郝寶泉 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 榮信電力電子股份有限公司, 遼寧榮信眾騰科技有限公司