[發(fā)明專利]變流電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910060611.4
• 申請(qǐng)日: 2009-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN101478232A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翌暉;唐躍進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張翌暉
• 主分類號(hào): H02M3/06
• 分類號(hào): H02M3/06;H02M3/10
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源技術(shù)，具體涉及各種電能并網(wǎng)或輸送過(guò)程中變流電路。

背景技術(shù)

本發(fā)明的基礎(chǔ)是現(xiàn)有技術(shù)中的兩種變流電路：一種兩電平電壓源變流電路和一種多電平電壓源變流電路，變流電路也稱變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。兩電平電壓源變流電路以脈寬調(diào)制方式控制輸出電壓波形，變流電路如圖1所示。其中IGBT1-6是絕緣柵雙極晶體管。多電平電壓源變流電路以多電平形式控制輸出電壓波形。變流電路如圖2所示。其中C是投切可控的電容模塊，L是電抗器。兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能滿足對(duì)電能輸送的靈活控制。但是仍有以下兩方面需求不能滿足：

(1)儲(chǔ)能能力有限，故不能有效對(duì)傳輸功率的波動(dòng)進(jìn)行抑制。

(2)不方便以增大電流的方式進(jìn)行擴(kuò)大容量，不適合大電流低電壓電能傳輸，比如超導(dǎo)方式電能傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及缺點(diǎn)，提供一種新的變流電路，本發(fā)明有效地提高了變流電路儲(chǔ)能能力，變流電路中各橋臂由多個(gè)電感模塊并聯(lián)而成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便提高變流電路輸送直流電流的能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

變流電路，包括六個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由至少二個(gè)電感模塊并聯(lián)組成，其中兩個(gè)端子與一次電路也即變流電路的主電路相連，另一個(gè)端子為光信號(hào)控制端子，每?jī)蓚€(gè)橋臂的電感模塊的公共端連接在一起并與三相交流電路中的一相相連，每個(gè)橋臂的電感模塊與主電路相連的另一端經(jīng)過(guò)自關(guān)斷電力電子器件與直流側(cè)正極或者負(fù)極相連，變流電路的直流側(cè)接穩(wěn)壓電容。如圖3所示。

所述每個(gè)電感模塊，由一電感和四個(gè)自關(guān)斷電力電器件組成，其中四個(gè)自關(guān)斷電力電子器件組成兩個(gè)雙向開關(guān)，且兩個(gè)雙向開關(guān)的控制信號(hào)互為相反，一個(gè)雙向開關(guān)與電感并聯(lián)后再與另一雙向開關(guān)串聯(lián)。所述每個(gè)電感模塊的自關(guān)斷電力電子器件為絕緣柵雙極晶體管IGBT。每個(gè)電感模塊的連接電路如圖4所示。其中第一個(gè)IGBT1和第二個(gè)IGBT2以及第三個(gè)IGBT3和第四個(gè)IGBT4組成兩個(gè)雙向開關(guān)，兩個(gè)雙向開關(guān)的控制信號(hào)互為相反，這一功能通過(guò)在其雙向開關(guān)控制回路中串聯(lián)反向器實(shí)現(xiàn)。

所述的每個(gè)電感模塊中的電感線圈可以是超導(dǎo)材料。

各橋臂電流根據(jù)有功、無(wú)功控制要求，以及瞬時(shí)直流電壓與額定直流電壓的偏差進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)各相上下橋臂電感模塊的投切，控制橋臂中電流。以橋臂電流交流分量控制變流電路交流側(cè)有功、無(wú)功；直流分量控制直流側(cè)直流電流大小，從而控制直流側(cè)有功輸送。實(shí)現(xiàn)交流側(cè)有功、無(wú)功四象限獨(dú)立控制的全控直流輸電。電感組中各電感支路按一定的控制規(guī)則投入或切除橋臂，合成橋臂電流跟蹤參考輸入變化的同時(shí)，約束各個(gè)電感電流在設(shè)定的允許范圍內(nèi)波動(dòng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案按以下方式解決上述的技術(shù)問(wèn)題的：

儲(chǔ)能作用：當(dāng)送端變流電路交流側(cè)輸入有功功率小于/大于直流側(cè)輸出的有功功率時(shí)，變流電路可將不平衡功率在一段時(shí)間內(nèi)積累的能量，以減小/增加電感模塊中電感電流的方式釋放/存儲(chǔ)變流電路各個(gè)電感模塊中的磁場(chǎng)能量。這樣，變流電路交流側(cè)有功功率波動(dòng)被變流電路隔離，不會(huì)立即導(dǎo)致送端直流側(cè)功率的不利波動(dòng)。

受端變流電路直流側(cè)和交流側(cè)功率不平衡而在一段時(shí)間內(nèi)積累的能量，同樣道理可通過(guò)增加或減小變流電路電感模塊的電感電流來(lái)儲(chǔ)存或釋放。

通過(guò)本發(fā)明變流電路來(lái)輸送電能，使得功率的輸送更加靈活可控。輸送端功率波動(dòng)的不利影響不會(huì)立即波及到受端，而是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)控制能量的存儲(chǔ)和釋放。同時(shí)，潮流的靈活控制，為電力市場(chǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)靈活的電網(wǎng)支撐。

在本發(fā)明的變流電路中，每個(gè)橋臂的電感模塊都是并聯(lián)的。這樣只需根據(jù)實(shí)際輸送功率的要求，增加模塊數(shù)，方便提高輸送的額定電流，而直流電壓的額定值不變。這樣可使變流電路整體電壓水平不變，降低變流電路輸送能力升級(jí)的成本。這一作用在具有大電流低電壓輸電特點(diǎn)的超導(dǎo)電力系統(tǒng)尤為重要。

本發(fā)明能獨(dú)立控制交流側(cè)有功、無(wú)功；比現(xiàn)有技術(shù)有更大的儲(chǔ)能能力，能對(duì)出力具有隨機(jī)波動(dòng)特點(diǎn)的風(fēng)能、太陽(yáng)能進(jìn)行緩沖平滑調(diào)整，為其并網(wǎng)提供一種途徑。模塊化結(jié)構(gòu)能方便提高直流電流，為大電流的超導(dǎo)輸電應(yīng)用提供一種非常有實(shí)用價(jià)值的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)輸配電、電能質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境方面的要求，提供一個(gè)很好的解決方案。

附圖說(shuō)明

圖1為兩電平電壓源變流電路圖。

圖2為多電平電壓源變流電路圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例：雙端直流輸電的電路連接示意圖。

圖4為一個(gè)電感模塊的連接示意圖。

圖5為應(yīng)用本發(fā)明時(shí)受端變流電路輸入功率波動(dòng)時(shí)，輸出功率圖。

圖6為送端變流電路直流側(cè)電壓圖。