一種基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子和直流輸電領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器。
技術(shù)背景
[0002]隨著柔性交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，大量的柔性裝置被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是第三代FACTS裝置的代表，其功能強(qiáng)大，可為電網(wǎng)提供先進(jìn)的控制手段，得到了廣泛關(guān)注。
[0003]而目前國內(nèi)外有關(guān)UPFC的研究主要集中在工程應(yīng)用，控制策略方面，其廣泛基于IGBT的兩電平拓?fù)?、三電平拓?fù)洹６鴥呻娖胶腿娖酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)諧波含量大，系統(tǒng)側(cè)需要加裝濾波裝置，成本高，占地面積大。同時UPFC主要功能是進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，線路短路故障時有發(fā)生，如果系統(tǒng)發(fā)生短路故障，只能通過關(guān)閉系統(tǒng)的方式來防止短路沖擊電流對裝置和系統(tǒng)的破壞。
[0004]而模塊化多電平換流器(MMC)采用模塊化設(shè)計，組裝方便，諧波含量低，同時將三相橋式固態(tài)限流器(FCL)巧妙的引入UPFC系統(tǒng)中，結(jié)合FCL的短路限流功能，石油、煤炭、天然氣等不可再生能源的供應(yīng)緊缺，以及使用不可再生能源帶來的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，世界各國對風(fēng)能、太陽能等可再生清潔能源的開發(fā)和利用也越來越重視。可再生能源發(fā)電所占的比重也迅速提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的旨在針對現(xiàn)有統(tǒng)一潮流控制器的不足，提供一種基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器。
[0006]—種基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器包括:并聯(lián)變壓器、高壓輸電線路、基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)、基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變偵叭串聯(lián)變壓器、三相橋式固態(tài)限流器；并聯(lián)變壓器的一端連接高壓輸電線路的一端，并聯(lián)變壓器的另一端通過線路與基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)側(cè)相連，基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)與基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)之間通過直流母線連接，基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)、三相橋式固態(tài)限流器分別通過線路與串聯(lián)變壓器相連。
[0007]所述的基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)的子模塊由半H橋構(gòu)成，子模塊的主要結(jié)構(gòu)由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成，用于將三相交流電整流為直流電，并且穩(wěn)定直流側(cè)的母線電壓。
[0008]所述的基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)的子模塊由半H橋構(gòu)成，子模塊的主要結(jié)構(gòu)由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成，用于將直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，并且向系統(tǒng)輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)后的電壓。
[0009]所述的模塊化多電平換流器中的子模塊數(shù)量為N，N可以為任何有實際意義的正整數(shù)。
[0010]本實用新型的有益效果是，由于模塊化多電平換流器(MMC)的加入，使得UPFC的串并聯(lián)側(cè)均具有了模塊化設(shè)計的特點(diǎn)，因此經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的電壓電流波形諧波含量很低。同時由于三相橋式固態(tài)限流器的加入，所以使UPFC具有了短路故障電流的限制能力，有效保護(hù)了 UPFC模塊不受短路電流的沖擊而損壞，有效解決了 UPFC在系統(tǒng)推廣應(yīng)用中所面臨的短路電流問題，降低了系統(tǒng)的短路電流水平，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保證。
【附圖說明】
[0011]圖1是基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2是模塊化多電平換流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是三相橋式固態(tài)限流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4是穩(wěn)態(tài)工作時模塊化多電平換流器串聯(lián)側(cè)出口A相相電壓參考波形圖；
[0015]圖5a是暫態(tài)工作時輸入系統(tǒng)有功功率P和無功功率Q的設(shè)置情況；
[0016]圖5b是暫態(tài)工作時模塊化多電平換流器串聯(lián)側(cè)A相上、下橋臂電流響應(yīng)參考波形圖；
[0017]圖6是短路故障時統(tǒng)一潮流控制器的三相電壓響應(yīng)參考波形圖；
[0018]圖7是短路故障時三相固態(tài)橋式限流器模塊電感上的電流響應(yīng)。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，一種基于模塊化多電平換流器的限流式統(tǒng)一潮流控制器包括:并聯(lián)變壓器1、高壓輸電線路2、基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)3、基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)4、串聯(lián)變壓器5、三相橋式固態(tài)限流器6 ;并聯(lián)變壓器I的一端連接高壓輸電線路2的一端，并聯(lián)變壓器I的另一端通過線路與基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)側(cè)3相連，基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)3與基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)4之間通過直流母線連接，基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)4、三相橋式固態(tài)限流器6分別通過線路與串聯(lián)變壓器5相連。
[0021]所述的基于模塊化多電平換流器的并聯(lián)整流側(cè)3的子模塊由半H橋構(gòu)成，子模塊的主要結(jié)構(gòu)由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成，用于將三相交流電整流為直流電，并且穩(wěn)定直流側(cè)的母線電壓。
[0022]所述的基于模塊化多電平換流器的串聯(lián)逆變側(cè)4的子模塊由半H橋構(gòu)成，子模塊的主要結(jié)構(gòu)由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成，用于將直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，并且向系統(tǒng)輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)后的電壓。
[0023]如圖2所示，所述的模塊化多電平換流器包括2個IGBT、2個二極管和一個電容，2個二極管分別反并聯(lián)在2個IGBT的集電極和發(fā)射極之間，上IGBT的發(fā)射極和下IGBT的集電極相連，上IGBT的集電極和電容的正極相連，下IGBT的發(fā)射極和電容的負(fù)極相連，上IGBT的發(fā)射極和下IGBT的集電極作為兩個端口和外部相連。所述的模塊化多電平換流器中的子模塊數(shù)量為N，N可以為任何有實際意義的正整數(shù)。
[0024]所述的串聯(lián)變壓器串聯(lián)接在所述的高壓輸電線路中。
[0025]如圖3所示，所述的三相橋式固態(tài)限流器由8個晶閘管T1~T8組成，其中Tl，Τ3，Τ5構(gòu)成三相Α，B，C的上橋臂，且其負(fù)極相連接，Τ2，Τ4，Τ6構(gòu)成三相Α，B，C的下橋臂且其正極相連接，Τ7串接Τ8作為續(xù)流二極管，限流電感Zd并聯(lián)在Τ7、Τ8兩端，且Τ7的負(fù)極ad的正極和Tl，T3，T5的負(fù)極相連，T8的正極、Zd的負(fù)極和T2，