[實用新型]一種基于多繞組變壓器耦合的MMC型直流變壓器

有效

• 申請號: 201420555099.7
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN204131408U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 王丹;毛承雄;陸繼明;梁翔;田杰;黃輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M7/483
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于電力設備技術領域，具體涉及一種基于多繞組變壓器耦合的模塊化多電平換流器(MMC)型直流變壓器。

背景技術

隨著經濟發展和電網的建設，必然要求電網能夠實現多電源供電以及多落點受電，因此在傳統兩端直流輸電系統上發展而來的多端直流輸電系統受到了越來越多的關注。由于目前直流電網尚無統一的電壓標準，因此各種電壓等級的直流線路很多，如果將這些不同電壓等級的直流電路連接起來形成網絡，并充分提高直流電網的運行靈活性，直流變壓器是必不可少的設備。而隨著直流電網的發展，多端直流輸電的益處會日漸明顯，多級直流輸電和配電亦會得到廣泛的推廣和應用。多級直流輸電能夠大大提高直流電網的靈活性，通過具有多級直流變換功能的直流變壓器，能夠將不同直流電壓等級的線路連接起來形成大網，從而提高供電的可靠性，并能綜合利用直流輸電線路提高輸電效率。另一方面，在配電系統中，通過具有多級直流變換的直流變壓器，能夠將某一直流電壓變換成不同的直流電壓等級供下級用戶使用，提高直流電網的靈活性。因此，對于今后直流電網的不斷發展，多級直流輸電和配電具有廣泛的應用前景。在直流電網中，變換器通常應用在電壓等級較高的場合下。因此，需要一種可應用于高壓大功率場合的直流變壓器。

實用新型內容

本實用新型提供一種基于多繞組變壓器耦合的模塊化多電平換流器型直流變壓器，目的是在高壓大功率場合同時實現多個直流電壓等級的變換。

本實用新型采用如下技術方案實現：

本實用新型提供的一種基于多繞組變壓器耦合的模塊化多電平換流器型直流變壓器，其特征在于，該直流變壓器包括輸入端模塊化多電平變換器、多繞組變壓器和n個輸出端模塊化多電平變換器；所述輸入端模塊化多電平變換器通過多繞組變壓器和各輸出端模塊化多電平變換器連接；n大于等于2，多繞組變壓器的繞組數等于n+1。

所述輸入端模塊化多電平變換器和各輸出端模塊化多電平變換器橋臂數由多繞組變壓器相數決定，且每一橋臂均由若干多電平變換器子模塊串聯組成；所述輸入端模塊化多電平變換器和各輸出端模塊化多電平變換器的多電平變換器子模塊數量相同或不相同。

所述輸入端和輸出端模塊化多電平變換器的子模塊數量可不相同，根據電壓等級來合理安排其數量。

所述輸入端模塊化多電平變換器的交流側輸出頻率和輸出端模塊化多電平變換器的交流側輸入頻率可以是工頻、中頻或高頻。

所述多繞組變壓器變壓器的工作頻率可以是工頻、中頻或高頻，與所述輸入端和輸出端模塊化多電平變換器的交流側頻率一致；所述多繞組變壓器的相數可為單相、三相以及多相。多繞組變壓器優選三繞組變壓器。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型提供的直流變壓器兩側采用模塊化多電平變流器結構，能根據實際應用場合，通過改變本實用新型所提出直流變壓器的輸入端模塊化多電平變流器和輸出端模塊化多電平變流器子模塊的數量，便能夠方便的擴展直流變壓器的電壓等級，提高直流變壓器的適應性和可擴展性強。

2、本實用新型提供的直流變壓器輸入端和輸出端模塊化多電平變流器通過多繞組變壓器連接，能有效對變換器的輸入輸出側進行電氣隔離。

3、本實用新型提供的直流變壓器能夠同時進行多個直流電壓等級的變換，提高了直流變壓器的變壓靈活性，能夠適應更多的變壓條件，連接直流電網中多個直流電壓等級的輸配電線路。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的基于多繞組變壓器耦合的模塊化多電平換流器型直流變壓器拓撲圖，其中以三繞組變壓器為例進行說明，所述三繞組變壓器以三相結構為例。

具體實施方式

目前，模塊化多電平換流器(Modular?Multilevel?Converter，簡稱MMC)已經在高壓直流輸電系統中得到了較好的應用。模塊化多電平換流器相較傳統兩電平、三電平VSC具有更多優點，其橋臂避免了開關器件的直接串聯，不存在器件均壓等問題，采用一般市售的開關器件即可；通過改變子模塊個數即可適應不同電壓和功率等級的要求；其交流輸出為多電平階梯波，大大減小了諧波含量，可以不用或使用較小的濾波器；模塊化結構便于冗余設計，提高了系統的可靠性。所以，將模塊化多電平換流器應用到直流變壓器中具有明顯的優勢。