[發明專利]一種可重構變流裝置

在審

• 申請號: 201711058633.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107732964A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 謝寶忠
• 申請（專利權）人: 廣州華南鑫沨能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 江裕強,何淑珍

技術領域

本發明涉及電力電子領域中的交直流變流系統，尤其涉及一種適用于各種交流、直流轉換的變流系統的可重構變流裝置。

背景技術

隨著當前風能、太陽能、潮汐能及波浪能等新能源的開發，機電設備控制、交直流輸變電的發展，電力電子技術得到了廣泛的應用，這些系統中通常需要進行交流、直流的相互轉換。

當前，變流系統設計后其結構是固定不變的，設計時為了滿足變流系統中的極限工況，各電源、負載需要配置較大的變流容量且容量固定不變，使得變流系統成本增加、靈活性降低，且當變流系統的功率器件出現故障后需要整個系統停機，即使采用冗余設計也使得系統的性能降低、成本大大增加。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種可重構變流裝置。通過多路切換模塊的切換，使功率模塊內的電力電子器件可與各交流母線任意相及各直流母線連接，并根據變流裝置的運行狀態動態調整整個變流裝置的系統結構及變流容量。裝置可充分利用各交流母線、直流母線變流容量的時間差異，動態調整變流容量及變流系統結構，提高功率模塊各變流支路的利用率，降低整體的變流容量，并在某條變流支路因故退出時，將其他變流支路通過多路切換模塊投入，替換退出的變流支路，進而提高整個裝置的穩定性與可靠性。

本發明通過下述技術方案實現。

一種可重構變流裝置，包括交流母線AC1、AC2、…、ACn，直流母線DC1、DC2、…、DCm，以及功率模塊、多路切換模塊、變流輔助模塊、測量控制模塊等，n、m為正整數，取值根據實際情況而定。

交流母線AC1、AC2、…、ACn用于連接發電機交流繞組、變壓器繞組、交流電網及交流負載等交流源或負載，并在測量控制模塊的控制下通過多路切換模塊與功率模塊連接；

直流母線DC1、DC2、…、DCm用于連接直流電源或負載，并在測量控制模塊的控制下通過多路切換模塊與功率模塊連接；

功率模塊由二極管、晶閘管、MOSFET、IGCT及IGBT等不可控、半控及全控型的電壓型及電流型電力電子器件組成，用于實現交流、直流母線間的AC/DC整流、DC/AC逆變，直流母線之間的DC/DC變換、以及續流、開關、隔離等功能，并在測量控制模塊的控制下通過多路切換模塊連接不同的交流母線與直流母線，實現交流母線AC1、AC2、…、ACn與直流母線DC1、DC2、…、DCm間的單向或雙向電能傳送，當單個器件的耐壓、耐流不滿足要求時，可將多個同型號器件串聯、并聯，并增加均壓、均流電路；

多路切換模塊連接交流母線、直流母線與功率模塊，并在測量控制模塊的控制下，根據運行工況將功率模塊內的功率型電力電子器件切換到相應的交流母線AC1、AC2、…、ACn與直流母線DC1、DC2、…、DCm，進而調整變流裝置的結構。

變流輔助模塊包括直流濾波、交流濾波、電磁兼容EMC濾波、變壓器及光電耦合、電磁耦合等，用于配合變流過程中所需的濾波、調壓、續流、隔離等；

測量控制模塊包括電壓、電流、頻率、功率、溫度、壓力、速度、轉速、角度等傳感器，信號調理電路、數字信號處理電路以及功率器件驅動電路等，用于監測電路及控制對象的運行狀態，并根據運行工況及變流裝置的服務對象執行對應的功能與控制算法。

本方案的可重構變流裝置能夠跟據運行工況動態調整系統結構，適用于對性能、可靠性、成本、靈活性要求較高的交-直流相互轉換及直流-直流相互轉換的場合。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本發明控制（或者運行）簡單，易于實現。

本發明根據變流對象的運行狀態，利用多路切換模塊的投切及變流裝置內測量控制模塊內控制模式與算法的轉換，動態調整變流裝置的系統結構以適應變流對象的運行，且在功率模塊部分器件故障時將故障部分切除，將其他正常的器件通過多路切換模塊投入到故障部分，進而代替故障器件，使整個系統仍能正常工作。

如上所述，本系統技術手段簡便易行，可充分利用系統中變流對象的時空差異，降低整體的變流容量，提高系統穩定性。

附圖說明

圖1為本發明可重構變流裝置結構示意圖。

圖2為本發明用于雙饋異步發電機組的結構示意圖。

圖3為可重構變流裝置用于全功率變流同步發電機組示意圖。

具體實施方式