一種直流-直流固態(tài)變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種直流-直流固態(tài)變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓直流輸電（HVDC)技術(shù)通常用來(lái)從遠(yuǎn)距離的發(fā)電廠向用電設(shè)備傳輸大功率電 能，用于傳輸?shù)妮旊娋€路通常是架空線路或者海底電纜，與傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)相比，高壓直 流輸電系統(tǒng)成本更低，效率更高。
[0003] 在高壓直流輸電系統(tǒng)中，經(jīng)常存在兩個(gè)不同電壓等級(jí)的直流網(wǎng)需要互聯(lián)，或在高 壓直流輸電系統(tǒng)沿線附近，需要將主干網(wǎng)電力傳輸給沿線直流網(wǎng)絡(luò)的情形。交流輸電系統(tǒng) 中，可以通過(guò)在電力傳輸線上加載電力變壓器將電力分接至負(fù)載。但對(duì)于高壓直流輸電系 統(tǒng)，電力變壓器無(wú)法傳遞直流電能，目前常見(jiàn)的解決方案是采用晶閘管器件串聯(lián)，將直流電 能經(jīng)串聯(lián)晶閘管器件電路逆變?yōu)楣ゎl交流電壓后，經(jīng)工頻電力變壓器傳遞能量后再整流成 相應(yīng)電壓等級(jí)的直流電壓，具有簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是工頻變壓器體積和重量大，導(dǎo) 致?lián)Q流站占地面積大，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)高中低電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換。
[0004] 因此，亟需一種應(yīng)用于高壓直流輸電系統(tǒng)中的體積重量小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高中低 電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換的電力分接裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種直流-直流固態(tài)變壓器，以解決現(xiàn)有的高壓直流 輸電系統(tǒng)中電力分接裝置體積重量大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高中低電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種直流-直流固態(tài)變壓器，包括：
[0007] 第一 MMC換流閥，其一端為直流輸入端，用于將直流輸入端輸入的直流電壓逆變 為第一交流電壓后輸出；
[0008] 變壓?jiǎn)卧?，其輸入與所述第一 MMC換流閥的輸出連接，用于對(duì)第一 MMC換流閥輸出 的第一交流電壓進(jìn)行幅值變化為第二交流電壓輸出；
[0009] 第二MMC換流閥，其一端連接所述變壓?jiǎn)卧?，另一端為直流輸出端，用于將所述?二交流電壓整流為直流電壓后從直流輸出端輸出。
[0010] 所述直流-直流固態(tài)變壓器還包括：
[0011] 控制單元，其用于基于設(shè)定電壓生成具有相角差的第一調(diào)制波和第二調(diào)制波，以 使得所述第一交流電壓追蹤所述第一調(diào)制波，所述第二交流電壓追蹤所述第二調(diào)制波，從 而使得第二MMC換流閥輸出的直流電壓追蹤設(shè)定電壓。
[0012] 所述相角差是通過(guò)根據(jù)所述設(shè)定電壓與所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓的 差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器得到的。
[0013] 所述相角差是通過(guò)根據(jù)所述設(shè)定電壓與所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓的 差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器得到的第一相角差疊加上根據(jù)所述第二MMC換流閥輸出的功率在調(diào)節(jié)器 的作用下形成的第二相角差得到的。
[0014] 所述變壓?jiǎn)卧ǎ弘p繞組變壓器，所述第一 MMC換流閥和所述第二MMC換流閥包 括兩個(gè)橋臂，所述橋臂的中點(diǎn)分別連接所述雙繞組變壓器原邊或副邊的兩極。
[0015] 變壓?jiǎn)卧ǎ喝齻€(gè)雙繞組變壓器，
[0016] 所述第一 MMC換流閥和所述第二MMC換流閥包括三個(gè)橋臂，所述橋臂的中點(diǎn)依次 與所述三個(gè)雙繞組變壓器中每個(gè)雙繞組變壓器原邊或副邊的一極連接，所述三個(gè)雙繞組變 壓器原邊或副邊的另一極相互連接。
[0017] 所述橋臂包括上、下兩個(gè)半橋，所述半橋包括：
[0018] 級(jí)聯(lián)的η個(gè)子模塊SM ;
[0019] 電抗器，連接在第η個(gè)子模塊SM上，用于提供環(huán)流阻抗以限制相間環(huán)流。
[0020] 所述控制單元包括：
[0021] 采集模塊，其用于采集所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓和輸出功率；
[0022] 系統(tǒng)控制模塊，其用于根據(jù)所述設(shè)定電壓以及所述第二MMC換流閥輸出的直流電 壓和輸出功率生成具有相角差的所述第一調(diào)制波和所述第二調(diào)制波；
[0023] 第一換流閥控制模塊，其用于根據(jù)所述第一調(diào)制波形成用于控制第一 MMC換流閥 的第一脈沖信號(hào)，將所述第一脈沖信號(hào)輸出給第一 MMC換流閥，使所述第一交流電壓追蹤 所述第一調(diào)制波；
[0024] 第二換流閥控制模塊，其用于根據(jù)所述第二調(diào)制波形成用于控制第二MMC換流閥 的第二脈沖信號(hào)，將所述第二脈沖信號(hào)輸出給第二MMC換流閥，使所述第二交流電壓追蹤 所述第二調(diào)制波。
[0025] 所述第一換流閥控制模塊和所述第二換流閥控制模塊包括：導(dǎo)通數(shù)計(jì)算子模塊，
[0026] 其用于計(jì)算上一時(shí)刻橋臂內(nèi)導(dǎo)通的上、下半橋子模塊SM的個(gè)數(shù)，以及當(dāng)前時(shí)刻橋 臂的直流輸入平均電壓，
[0027] 并根據(jù)表達(dá)式D = modlev + 2 - m計(jì)算區(qū)別系數(shù)D，其中，modlev為第一調(diào)制波 電壓或第二調(diào)制波電壓與直流平均電壓的比值，m為橋臂內(nèi)上一時(shí)刻下半橋子模塊SM的導(dǎo) 通數(shù)，
[0028] 若區(qū)別系數(shù)大于0. 5,則對(duì)下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)加1，上半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù) 減1，
[0029] 進(jìn)而判斷下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)是否小于子模塊SM的總數(shù)，若小于，則通過(guò)電壓 排序子函數(shù)和橋臂子模塊導(dǎo)通子函數(shù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻橋臂子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)；
[0030] 若區(qū)別系數(shù)小于-0. 5,則對(duì)上半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)加1，下半橋子模塊SM導(dǎo)通 數(shù)減1，
[0031] 進(jìn)而判斷下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)是否小于子模塊SM的總數(shù)，若小于，則通過(guò)電壓 排序子函數(shù)和橋臂子模塊導(dǎo)通子函數(shù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻橋臂子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)。
[0032] 所述第一換流閥控制模塊和所述第二換流閥控制模塊還包括：脈沖信號(hào)生成子模 塊，
[0033] 其用于當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于η時(shí)，生成用于導(dǎo)通橋臂內(nèi)所有子模塊SM的脈 沖信號(hào)，其中，η為子模塊SM的總數(shù)；
[0034] 當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于0時(shí)，生成用于關(guān)斷橋臂內(nèi)所有子模塊SM的脈沖信號(hào)；
[0035] 當(dāng)橋臂電流大于0且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和η時(shí)，生成用于在橋臂內(nèi)導(dǎo)通 相應(yīng)數(shù)量的電壓較低的子模塊SM的脈沖信號(hào)；
[0036] 若橋臂電流小于等于0且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和η時(shí)，生成用于在橋臂內(nèi) 導(dǎo)通相應(yīng)數(shù)量的電壓較高的子模塊SM的脈沖信號(hào)。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流固態(tài)變壓器，采用模塊化多電平變換器進(jìn)行電壓 的逆變和整流，可以實(shí)現(xiàn)類似于交流變壓器的直流電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換，能量傳輸和電氣隔離。并 且可以根據(jù)輸入的直流電壓等級(jí)進(jìn)行模塊數(shù)量配置，直接并聯(lián)接入高壓直流電網(wǎng)，無(wú)需改 變現(xiàn)有高壓直流電網(wǎng)輸電系統(tǒng)配置。輸出端為級(jí)聯(lián)式模塊化多電平變流器拓?fù)?，可以根?jù) 輸出電壓進(jìn)行模塊數(shù)量配置。同時(shí)，輸入端和輸出端都采用相同的子模塊，方便維護(hù)和冗余 設(shè)計(jì)。并且基于控制兩個(gè)交流電壓源之間的相角關(guān)系從而控制傳輸功率P的大小和方向 的原理，通過(guò)控制第一 MMC換流閥輸出電壓和第二MMC換流閥輸入電壓之間的相角差來(lái)穩(wěn) 定第二MMC換流閥輸出電壓，使其達(dá)到設(shè)定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)了輸入直流電壓和輸出直 流電壓間的高中低電壓等級(jí)變化。相對(duì)于現(xiàn)有的晶閘管串聯(lián)拓?fù)?，本發(fā)明實(shí)施例提供的直 流-直流固態(tài)變壓器體積小、重量輕，可靠性高，為不同電壓等級(jí)的直流電網(wǎng)互聯(lián)提供了一 個(gè)輕量化而可靠的解決方案。
[0038] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利 要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的 附圖做簡(jiǎn)單的介紹：
[0040] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流固態(tài)變壓器示意圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的兩橋臂結(jié)構(gòu)直流-直流固態(tài)變壓器示意圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的三橋臂結(jié)構(gòu)直流-直流固態(tài)變壓器示意圖；
[0043] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的子模塊SM電路圖；