[實用新型]基于模塊化多電平變流器的自并勵勵磁系統

有效

• 申請號: 201220696244.4
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN202978804U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 毛承雄;王丹;孫建波;張步涵;李小平;陸繼明;李淼;李大虎;樊華;李文意;吳小珊
• 申請（專利權）人: 湖北省電力公司;華中科技大學;國家電網公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02M7/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型屬于發電機勵磁技術領域，具體涉及一種基于模塊化多電平變流器的自并勵勵磁系統。

背景技術

隨著電網容量和規模的發展，電力系統對勵磁控制的可靠性和動態性能要求越來越高，同步發電機自并勵勵磁系統以其獨特的優點成為國內外勵磁控制的主要方式。現代電力系統要求同步發電機勵磁系統能抑制0.1Hz～3Hz低頻/超低頻振蕩，然而常規可控硅整流的勵磁系統已很難達到抑制0.1Hz～3Hz的寬范圍低頻振蕩的目的。當電網發生低頻/超低頻振蕩時，同步發電機機端電壓也將隨之大幅度低頻/超低頻振蕩，機端電壓有可能較長時間持續在較低水平。在振蕩期間，如果系統發生短路故障或需要增補無功，則要求自并勵勵磁系統強行勵磁，一旦出現勵磁能力不足，必將導致系統事故擴大化。

實用新型內容

本實用新型的目的在目的在于提供基于模塊化多電平變流器的自并勵勵磁系統，具有良好的可擴展性，可以方便地擴展到很高的電壓等級和功率水平，實現較高的電平數，減小交直流諧波分量。

一種基于模塊化多電平變流器的自并勵勵磁系統，包括模塊化多電平變流器、隔離級和勵磁線圈；模塊化多電平變流器的交流端口與同步發電機機端直接連接，模塊化多電平變流器的直流端口與隔離級的高壓方端口連接，隔離級的低壓方端口連接勵磁線圈的端口。

進一步地，所述模塊化多電平變流器包括三相三橋臂電路，每相橋臂電路均包括上、下兩個橋臂，每個上橋臂和下橋臂均包括多個半橋子模塊和一個限流電抗器，多個半橋子模塊依次串聯，串聯后的一端與限流電抗器連接后作為交流端口，另一端作為直流端口。

進一步地，所述半橋子模塊由一個半橋電路和電容并聯組成。

進一步地，所述隔離級包括高頻調制部分、中頻變壓器和高頻還原部分，高頻調制部分的輸入端為高壓方端口，高頻調制部分的輸出端連接中頻變壓器的高壓方繞組，中頻變壓器的低壓方繞組連接高頻還原部分的輸入端，高頻還原部分的輸出端為低壓方端口。

進一步地，所述中頻變壓器由一個高壓方繞組和多個低壓方繞組組成；所述高頻調制部分由多個第一H橋功率變換模塊組成，每個第一H橋功率變換模塊的輸出端依次串聯后與中頻變壓器的高壓方繞組連接，每個第一H橋功率變換模塊輸入端依次串聯構成高壓方端口；所述高頻還原部分由多個第二H橋功率變換模塊組成，每個第二H橋功率變換模塊的輸入端分別與中頻變壓器低壓方的多個繞組一一相連接，每個第二H橋功率變換模塊的輸出端并聯構成低壓方端口。

進一步地，所述中頻變壓器由多個高壓方繞組和多個低壓方繞組組成；所述高頻調制部分由多個第一H橋功率變換模塊組成，每個第一H橋功率變換模塊的輸出端與中頻變壓器的多個高壓方繞組一一連接，每個第一H橋功率變換模塊輸入端依次串聯構成高壓方端口；所述高頻還原部分由多個第二H橋功率變換模塊組成，每個第二H橋功率變換模塊的輸入端分別與中頻變壓器低壓方的多個繞組一一相連接，每個第二H橋功率變換模塊的輸出端并聯構成低壓方端口。

進一步地，所述中頻變壓器為多個，每個中頻變壓器由一個高壓方繞組和一個低壓方繞組組成；所述高頻調制部分由多個第一H橋功率變換模塊組成，多個第一H橋功率變換模塊的輸出端與多個中頻變壓器的高壓方繞組一一連接，每個第一H橋功率變換模塊輸入端依次串聯構成高壓方端口；所述高頻還原部分由多個第二H橋功率變換模塊組成，多個第二H橋功率變換模塊的輸入端與多個中頻變壓器的多個低壓方繞組一一連接，每個第二H橋功率變換模塊的輸出端并聯構成低壓方端口。

本實用新型具有以下技術效果：

(1)本實用新型在應用中，模塊化多電平變流器的每相橋臂由模塊組成，具有良好的可擴展性，可以方便地擴展到很高的電壓等級和功率水平，因此可以去掉額定電壓較高、體積較大的工頻勵磁變壓器，在隔離級加入額定電壓較低、體積較小的中頻變壓器。

(2)由于采用模塊化設計，因而可以實現較高的電平數，交直流諧波分量會大為減小，濾波裝置的容量和體積也會相應減小。

(3)在諧波允許范圍內，可以適當降低開關頻率，減小開關損耗，提高系統的效率。

(4)采用一定的控制策略，可以靈活控制有無功功率的雙向流動，為電力系統提供正阻尼，有效抑制電力系統低頻/超低頻振蕩，提高電力系統穩定性。

(5)沒有傳統的晶閘管型自并勵勵磁系統的換相失敗問題，具有較高的可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為模塊化多電平變流器的半橋子模塊結構示意圖。

圖3為第一種隔離級結構示意圖。