[發明專利]一種直流傳輸系統

有效

• 申請號: 201710606842.5
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107404233B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 安昱;王瑞明;李少林;王文卓;杜斌;柳龍;王先為;張海龍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發明提供了一種直流傳輸系統，該系統包括至少兩個級聯的直流傳輸電路，電路包括電容充電投切單元、充電電容、DC/DC變換單元、放電電容及電容放電投切單元，充電電容投切單元與充電電容連接，用于控制充電電容的充電；充電電容通過DC/DC變換單元與放電電容連接，并為放電電容充電；放電投切單元與放電電容連接，用于控制放電電容的放電。本發明實現了海上風電電能的直流傳輸，采用級聯的方式實現了海上風電電能的分壓輸入和分壓輸出，且風電電能的傳輸比較容易。

技術領域

本發明屬于直流傳輸技術領域，特別涉及一種直流傳輸系統。

背景技術

由于近些年來常規新能源逐漸枯竭，全世界范圍內能源告急，因此，越來越多的人將目光轉向可再生能源。而在發電領域，風能技術是新能源發電技術中最為成熟，最具開發規模的發電方式之一。但是，由于陸上可利用空間和風力資源有限，使得大規模的海上風電場成為風力發電的主要趨勢。我國海上資源豐富海岸線綿長，僅江蘇東部黃海上的輻射沙洲，就可以建設總裝機容量數倍于三峽水電站的海上風電基地。另外，海上風電場與陸上風電場的比較優勢為：節省土地資源、減少噪聲及公共視覺沖擊、海上風場規模大、海上風能資源優良、風切變較小。這些優勢使得海上風電的發展具有十分重大的經濟意義和戰略意義。

風能是一種潛力很大的新能源，有人估計過，地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現在全世界水力發電量的10倍，利用風能進行發電的技術也獲得了突飛猛進的發展，最近幾年風力發電的裝機容量有了巨大的增長，但是由于受環境條件限制，清潔能源發電一般裝機容量下，分布廣，供電質量不高且遠離主網，由于其運營成本很高以及交流線路輸送能力偏低等原因使采用交流互聯方案在經濟和技術上均難以滿足要求，而且傳統的交流電網傳送方式并不適合于海上風電領域，因此，海上風電直流輸出日益受到重視，利用直流輸電與主網實現互聯是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保護環境，緩解系統電壓波動而引起的風電并網母線電壓波動。

直流輸出需要高壓直流電壓變換裝置，目前在此領域并沒有成熟的解決方案。交流電網電壓變換裝置采用的是變壓器耦合，但是根據麥克斯韋方程，直流無法通過傳統的變壓器耦合方式進行變化，因此，需要一種新的電壓變化裝置。目前的傳輸方案主要是進行直流-交流-直流的變換，其損耗高，設備復雜，實現海上風電直流電能傳輸比較困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種直流傳輸系統，用于解決現有技術中海上風電電能直流傳輸較為困難的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種直流傳輸系統，所述系統包括直流傳輸電路，所述直流傳輸電路包括依次連接的電容充電投切單元、充電支路、DC/DC變換單元、放電支路及電容放電投切單元，所述電容充電投切單元與所述充電支路連接，用于控制為所述充電支路充電；所述充電支路通過所述DC/DC變換單元與所述放電電容連接，并為放電電容充電；所述電容放電投切單元與所述放電支路連接，用于控制所述放電支路放電。

進一步地，所述電容充電投切單元包括直流電源輸入端口和充電投切支路，所述充電投切支路包括串聯的第一功率開關管和第二功率開關管，第一功率開關管或第二功率開關管的兩端與所述直流電源輸入端口連接；所述電容放電投切單元包括直流電源輸出端口和放電投切支路，所述電容放電投切支路包括串聯的第三功率開關管和第四功率開關管，第三功率開關管或第四功率開關管的兩端與所述直流電源輸出端口連接。

進一步地，所述充電支路包括串聯的第一充電電容和第二充電電容；所述放電支路包括串聯的第三放電電容和第四放電電容。

進一步地，所述DC/DC變換單元包括逆變子單元、變壓器及整流子單元。

進一步地，所述逆變子單元為半橋逆變子單元，所述整流子單元為半橋整流子單元；變壓器原邊繞組的一個端子與所述充電支路的中點連接，變壓器原邊繞組的另一個端子與半橋逆變子單元橋臂的中點連接；變壓器副邊繞組的一個端子與所述放電支路的中點連接，變壓器副邊繞組的另一個端子與半橋整流子單元橋臂的中點連接。