[實用新型]可實現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420399433.4
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN204030622U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建國;王晗;郭自勇;王強;楊洋;劉寶誠;虞蒼璧;王緒寶;孫賢大;郝寶泉
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電力試驗研究院;榮信電力電子股份有限公司;遼寧榮信眾騰科技有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/12;H02M7/48
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種功率單元串聯(lián)多電平型的輕型直流輸電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國能源資源與用電負(fù)荷分布的特殊性，成為發(fā)展遠距離、大容量輸電的必然性。尤其是超過600km以上的遠程輸電線路，采用直流輸電更加節(jié)能、降耗，提高經(jīng)濟效益，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的能源資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置，符合我國“西電東送”的國情。

隨著電力電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，輕型直流輸電技術(shù)日趨完善，在輸電能力和送電距離上已可和特高壓交流競爭，并且相對于特高壓交流輸電技術(shù)，輕型直流輸電技術(shù)有如下優(yōu)點：

1、輸送相同功率時，輕型直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3～1/2；

2、在電纜輸電線路中，輕型直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而高壓交流輸電線路存在電容電流，引起損耗；

3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對周圍環(huán)境沒有視覺上的影響，也沒有電纜產(chǎn)生的磁場，可見輕型直流輸電技術(shù)本身是極其環(huán)保的。并且在一些特殊場合，必須用電纜輸電，例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時，要用海底電纜；

4、直流輸電時，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運行，而高壓交流輸電必須同步運行；

5、直流輸電發(fā)生故障的損失比高壓交流輸電小。直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的高壓交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時一樣。

因此，輕型直流輸電作為一種經(jīng)濟、靈活、高質(zhì)量的輸電方式，能夠應(yīng)用于直流高壓輸電工程中，將取得良好的輸電及環(huán)保效益。目前現(xiàn)有技術(shù)中，輕型直流輸電還沒有得到廣泛應(yīng)用。

功率單元串聯(lián)多電平型輕型直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的直流側(cè)為一個整體模塊。而功率單元串聯(lián)多電平型輕型直流輸電系統(tǒng)的整流側(cè)、逆變側(cè)均為多個單元串聯(lián)組成，每個單元的直流側(cè)也串聯(lián)組成一個整體直流側(cè)(圖2)(圖3)。但在系統(tǒng)運行中，各個單元的組成器件參數(shù)可能有偏差，按照原始的控制策略，實際運行中會造成各單元的直流電壓不平衡，單元直流電壓偏離原設(shè)定值，單元因過壓或欠壓引起的故障，使得系統(tǒng)停止運行。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種可實現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，每個單元都有獨立的控制系統(tǒng)，每個單元通過接收光纖和發(fā)送光纖與上位機CPU進行通信，接收上位機指令，并發(fā)送單元信息；每個功率單元的交流側(cè)和直流側(cè)都設(shè)有保護裝置，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

可實現(xiàn)功率單元直流側(cè)電壓平衡的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括整流側(cè)和逆變側(cè)，整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述整流側(cè)、逆變側(cè)的變壓器的一次側(cè)通過斷路器KM2、KM1與電網(wǎng)相連接，且斷路器KM2的每一相都并聯(lián)有保護電阻；整流側(cè)、逆變側(cè)的直流側(cè)與直流電纜的連接處設(shè)有熔斷器FU、避雷器及電抗器L；整流側(cè)、逆變側(cè)的功率單元橋臂側(cè)設(shè)有電流互感器CT；整流側(cè)，逆變側(cè)各由12個功率單元組成，每個功率單元都有獨立的控制系統(tǒng)，每個功率單元橋臂側(cè)通過電抗器連接到變壓器二次側(cè)繞組，功率單元直流側(cè)首尾連接，所述的功率單元直流側(cè)設(shè)有電容器和與電容器并聯(lián)的電阻；功率單元的交流側(cè)設(shè)有LC濾波電路及熔斷器。

所述的功率單元所采用半導(dǎo)體開關(guān)器件為IGBT、GTO、IGCT、或IEGT全控型開關(guān)器件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供整流側(cè)與逆變側(cè)采用相同的結(jié)構(gòu)，每個單元都有獨立的控制系統(tǒng)，每個單元通過接收光纖和發(fā)送光纖與上位機CPU進行通信，接收上位機指令，并發(fā)送單元信息；每個功率單元的交流側(cè)和直流側(cè)都設(shè)有保護裝置，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是輕型直流輸電系統(tǒng)的整體拓?fù)鋱D。

圖2是輕型直流輸電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖。

圖3是功率單元結(jié)構(gòu)圖。

圖4是功率單元的PWM調(diào)制原理及輸出波形圖。

圖5是通訊系統(tǒng)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體技術(shù)方案作進一步詳細(xì)描述。