[實用新型]一種模塊化多電平換流器裝置

有效

• 申請號: 201720129956.0
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN206585468U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 周世彤;周治國;呂作河;黎裕文;黃光麟;黎林;王克崢
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: H02M5/40
• 分類號: H02M5/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 伍傳松

技術領域

本實用新型涉及高壓變頻器，特別是一種模塊化多電平換流器裝置MMC（Modular Multilevel Converter）。

背景技術

高壓變頻器是利用半導體功率器件的開通和關斷，將工頻電源變換為頻率可調的電能控制裝置。作為一種新型節能產品，高壓變頻器被廣泛應用于火力發電、石油、礦山、冶金等眾多行業，發揮著十分重要的作用。

目前，傳統型高壓變頻廣泛應用于電機調速技術，對應用場合要求較高的工況無法拓展使用，對內部器件性能要求高、諧波較大、系統利用率相對較低，更無法實現能量的雙向流動，而且使用了體積較大的變壓器，無論從體積還是成本上都不具備優勢。

參見圖1—圖6所示。 現有高壓變頻器主要包括控制系統、功率單元及移相變壓器等。其控制系統、功率單元和移相變壓器分別置于控制柜1、功率單元柜2和變壓器柜3中，各柜體相互獨立，依次排列為一字型。

其中，控制柜1內安裝有高壓變頻器的控制系統4。功率單元柜2的前部安裝有上、中、下三層功率單元5，后部為功率單元專用的冷卻風道6，柜體頂部安裝有冷卻風機7用于功率單元的散熱，冷卻風通過前門的通風濾網8進入柜體，再通過功率單元及后部風道由頂部冷卻風機7排出。

變壓器柜3內裝有移相變壓器9及進出線端子10，進線端子10用于設備用現場電網的連接，移相變壓器9的副邊繞組分為三組，為功率單元供電；變壓器柜頂部設計有離心風機11，供移相變壓器9的散熱使用；前后柜門設計有通風濾網12，冷卻風由前后通風濾網進入柜體，再流經變壓器后從頂部風機排出。

現有的通用型高壓變頻器，采用的功率單元為不可控整流功率單元，無法實現能量的雙向流動；同時，功率單元需要低壓690V供電，必須采用體積非常大的移相變壓器來實現電網電壓6kV或10kV到690V的轉變，不僅體積大、成本高；而且，高壓變頻器的容量需要受限于變壓器的容量配置，因為，現階段8000kVA以上容量的變壓器幾乎很難生產加工，即便個別廠家可以提供大容量的變壓器，但是因受限于加工工藝精度及大體積的散熱缺陷，其可靠性及使用壽命都很不樂觀。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種模塊化多電平換流器裝置。

本實用新型采用的技術方案是：

一種模塊化多電平換流器裝置，包括依次排列的進線控制柜、第一橋臂電抗器柜、第一功率單元柜、第二功率單元柜和第二橋臂電抗器柜，該第一橋臂電抗器柜、第一功率單元柜設置在電站機側，第二功率單元柜和第二橋臂電抗器柜設置在電站網側，第一功率單元柜、第二功率單元柜皆采用可控整流逆變單元以實現能量的雙向流動。

所述第一橋臂電抗器柜和第二橋臂電抗器柜為完全相同的兩個柜體，第一功率單元柜和第二功率單元柜為完全相同的兩個柜體。

所述進線控制柜內安裝有MMC變頻器的控制系統、進線高壓真空接觸器和充放電電阻。

所述第一功率單元柜和第二功率單元柜的前部及后部皆安裝有上、中、下三層功率單元，柜體中部為功率單元的散熱風道，柜體頂部安裝有第一抽風離心風機用于功率單元的散熱，冷卻風通過前門的通風濾網進入柜體，再通過功率單元及后部散熱風道由頂部第一抽風離心風機排出。

所述第一橋臂電抗器柜和第二橋臂電抗器柜內皆裝有橋臂電抗器及電壓檢測板；橋臂電抗器柜頂部設置有第二抽風離心風機，供橋臂電抗器散熱使用；前后柜門設置有通風濾網，冷卻風由前后通風濾網進入柜體，再流經橋臂電抗器后從頂部風機排出。

本實用新型的有益效果：

1）功率單元全部為可控整流逆變單元，可以實現能量的雙向流動，實現四象限變頻器的性能；

2）功率單元可以實現高壓輸入和高壓輸出，即功率單元可直接掛在高壓電網上，無需再使用體積龐大且可靠性較低的移相變壓器；

3）高壓和高壓之間采用了可靠性更高的電抗器，比起移相變壓器來說，體積更小、成本更低，同時可以滿足變頻器整機更大容量的需求；使用電抗器替換移相變壓器，還可以實現在相同配置下，整機容量大幅度提高，甚至翻番，在降成本方面非常可觀；

4）當一組橋臂電抗器柜功率單元柜位于電站機側，另一組功率單元柜橋臂電抗器柜位于電站網側時，僅需改變軟件控制程序即可實現柔性直流輸電功能。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做進一步的說明。

圖1-通用型變頻器主視圖（前視）；

圖2-通用型變頻器俯視圖；

圖3-通用型變頻器主視圖（后視）；

圖4-通用型變頻器控制柜左視圖；