[發明專利]電壓源型濾波換流器

無效

• 申請號: 200910308066.6
• 申請日: 2009-10-01
• 公開（公告）號: CN101662220A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 羅隆福;許家柱;李勇;邵鵬飛;克里斯蒂安.黑漢斯
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M5/44;H02M1/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種電壓源型濾波換流器。

背景技術

隨著大功率全控型電力電子器件制造水平的提高以及以擠壓式聚合物為絕緣材料的新型直流電纜的出現，具有自換相能力的電壓源型換流器(VSC)在直流輸配電和柔性交流輸電領域中的應用引起了學術界和工程界廣泛的關注。目前，電壓源型換流器的主電氣設備一般是由換流電抗器、高通濾波器、采用可關斷器件(GTO、IGBT、IGCT等)的三相橋式換流閥組、直流電容器四部分構成。其中，為了實現與電網的聯絡以及電網與換流器間電壓電流的變換，變壓器也是必不可少的。在有些情況下，將電壓源型換流器中的換流電抗器直接用變壓器代替，此時，變壓器兼具實現電網與換流器間有功功率和無功功率交換的功能。雖然目前的電壓源型換流器具有比較好的四象限運行能力，與電流源型換流器相比較，產生的諧波比較少，所需的濾波容量相對也比較小。但是，不可否認的是，由于換流閥組所采用的電力電子器件固有的非線性特性，電壓源型換流器對電網而言依然是一個諧波源，其向電網輸出的電流諧波的大小與其產生的諧波電壓、開關頻率和接入阻抗等因素有關。特別是，當其輸出基波電流為0時，將成為一個純粹的諧波源。而且，電壓源型換流器產生的諧波通常是高頻諧波，這不僅會加劇換流電抗器和/或變壓器的附加損耗、振動與噪音，而且會對周圍的控制與保護設備、通信設備、以及居民生活質量帶來諸多不利影響。

發明內容

為了解決現在電壓源型換流器存在的上述技術問題，本發明提供一種具有的電壓源型濾波換流器。本發明可以解決諧波對現有電壓源型換流器中的換流電抗器和變壓器的不利影響。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：包括變壓器、高通濾波器、含自關斷功率器件的橋式換流閥組、直流電容器四部分，所述變壓器的輸出接橋式換流閥組的輸入，橋式換流閥組的輸出端并接直流電容器，高通濾波器接在變壓器二次側延邊三角形繞組的角接處，或者變壓器的第三繞組處。

上述的電壓源型濾波換流器中，所述變壓器采用星型/延邊三角形接線。

上述的電壓源型濾波換流器中，所述變壓器采用星形/三角形/三角形接線。

本發明的技術效果在于：本發明在電壓源型濾波換流器的變壓器的延邊三角形繞組的延邊繞組和三角形繞組的角接處設置高通濾波器，這樣電壓源型換流器產生的諧波電流作用于換流器交流側的變壓器及其配套高通阻尼支路時，由于變壓器二次側延邊三角形接線的角接三角形繞組的等值阻抗或者二次側第三繞組的等值阻抗遠遠小于一次側繞組的等值阻抗，并且，由于角接三角形繞組或者第三繞組接入了對高次諧波具有高通作用的阻尼濾波支路，這就限制了高次諧波電流只在角接三角形繞組或者第三繞組與阻尼濾波支路構成的閉合環路中流通，一次側繞組中高次諧波電流的含量很小。這種技術效果是目前電壓源型換流器無法做到的，對現有的電壓源型換流器而言，諧波電流在換流電抗器或者變壓器繞組中自有流通，得不到任何的抑制。

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

附圖說明

圖1是本發明的第一個拓撲結構。

圖2是本發明的第二個拓撲結構。

圖3是本發明第一個拓撲結構中變壓器和高通濾波器的接線圖。

圖4是本發明第二個拓撲結構中變壓器和高通濾波器的接線圖。

圖5是本發明構成的第一個直流輸電系統拓撲結構。

圖6是本發明構成的第二個直流輸電系統拓撲結構。

具體實施方式

參見圖1，1表示二次側繞組采用延邊三角形接線的新型變壓器，它不僅具有實現電網和換流器間電壓電流變換的功能，還充分利用了自身的漏抗，兼具了現有電壓源型換流器中換流電抗器的功能；2表示對高次諧波具有阻尼效果的高通濾波器。1和2的具體接線方案如圖3所示。3表示采用自關斷器件的橋式換流閥組，4表示直流電容器。由1、2、3、4共同構成了本發明的第一種拓撲結構。

在圖2中，5表示三繞組變壓器，同樣地，它不僅具有聯絡外部電網的功能，還兼具了現有電壓源型換流器中換流電抗器的功能。6表示對高次諧波具有阻尼效果的高通濾波器。5和6的具體接線方案如圖4所示。類似地，7表示采用自關斷器件的橋式換流閥組，8表示直流電容器。由5、6、7、8共同構成了本發明的第二種拓撲結構。

由此可知，本發明提出的兩種電壓源型濾波換流器具有明顯的集成化設計的特征，它相當于將目前的電壓源型換流器交流側的換流電抗器、高通阻尼濾波器、變壓器集成化為新型變壓器及其配套阻尼濾波支路，這在應用于實際的直流輸電換流站時，有利于模塊化封裝，節約換流站的用地資源，降低換流站的投資成本。