[發(fā)明專(zhuān)利]具有故障穿越能力的高降壓比多端直流變壓器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910145341.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109830950B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建華;陳慶;高尚;袁棟;楊景剛;賈勇勇;肖小龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué);國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J1/10
• 分類(lèi)號(hào): H02J1/10;H02H7/26
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有故障穿越能力的高降壓比多端直流變壓器，由兩級(jí)變換器組成，適用于中低壓直流系統(tǒng)互聯(lián)，前級(jí)變換器與中壓直流線(xiàn)路相連，由全橋子模塊級(jí)聯(lián)組成，實(shí)現(xiàn)降壓與直流故障穿越功能，后級(jí)變換器由多個(gè)模塊并聯(lián)而成，每個(gè)模塊由橋式電路和高頻變壓器組成，與低壓直流線(xiàn)路相連，實(shí)現(xiàn)隔離與穩(wěn)壓功能，滿(mǎn)足不同負(fù)荷需求。當(dāng)直流變壓器中壓側(cè)發(fā)生雙極短路故障時(shí)，檢測(cè)故障特征，快速閉鎖直流變壓器的前級(jí)變換器，為直流線(xiàn)路提供反向電壓，快速降低故障電流至零，故障清除后直流變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行，整個(gè)故障發(fā)生、檢測(cè)、清除、恢復(fù)過(guò)程中無(wú)需直流斷路器斷開(kāi)直流線(xiàn)路，有利于系統(tǒng)快速恢復(fù)，完成雙極短路故障穿越，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有故障穿越能力的高降壓比多端直流變壓器。

背景技術(shù)

未來(lái)時(shí)間內(nèi)，將會(huì)有大量的清潔能源和直流負(fù)荷接入電網(wǎng)，電網(wǎng)源側(cè)和負(fù)荷側(cè)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。隨著電力電子技術(shù)的成熟，直流系統(tǒng)可以有效地整合直流電源和直流負(fù)荷，是一種很有應(yīng)用前景的電網(wǎng)模式。

在通信、交通、可再生能源等領(lǐng)域，低壓直流應(yīng)用技術(shù)得到了很好的推廣。同時(shí)，在學(xué)者和企業(yè)的共同努力下，大功率電能傳輸?shù)母邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但由于缺乏相應(yīng)的變換和保護(hù)技術(shù)，中壓直流應(yīng)用技術(shù)還沒(méi)有得到充分的探索和發(fā)展。直流變壓器是連接不同直流電壓、構(gòu)建直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)于中低壓直流系統(tǒng)的互聯(lián)，高降壓比直流變壓器技術(shù)仍是一項(xiàng)前沿技術(shù)。直流變壓器采用高頻變壓器隔離有利于系統(tǒng)的安全保護(hù)，還有利于降低裝置的體積。除了電壓變換和隔離的需求外，由于直流變壓器采用電力電子裝置，其可靠性低于現(xiàn)有的交流變壓器，因此直流變壓器還需要具備直流線(xiàn)路故障穿越能力。

針對(duì)中低壓直流系統(tǒng)互聯(lián)的高變比需求以及故障發(fā)生后維持直流線(xiàn)路和直流變壓器安全這一問(wèn)題研究較少，所以亟待需要提出一種具有故障穿越能力的高降壓比直流變壓器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種具有故障穿越能力的高降壓比多端直流變壓器。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具有故障穿越能力的高降壓比多端直流變壓器，包括前級(jí)變換器和后級(jí)變換器，所述前級(jí)變換器由全橋子模塊級(jí)聯(lián)組成，前級(jí)與中壓直流線(xiàn)路相連，實(shí)現(xiàn)降壓與直流故障穿越功能；所述后級(jí)變換器由多個(gè)模塊并聯(lián)組成，后級(jí)與低壓直流線(xiàn)路相連，實(shí)現(xiàn)隔離與穩(wěn)壓功能，滿(mǎn)足不同負(fù)荷需求。

進(jìn)一步地，所述前級(jí)變換器包括上下橋臂電感、上下橋臂鏈?zhǔn)侥K、濾波電感和濾波電容，上橋臂鏈?zhǔn)侥K通過(guò)上橋臂電感與中壓直流線(xiàn)路正極相連，下橋臂鏈?zhǔn)侥K通過(guò)下橋臂電感與中壓直流線(xiàn)路負(fù)極相連，上下橋臂鏈?zhǔn)侥K相連并通過(guò)濾波電感、濾波電容與后級(jí)變換器相連。

進(jìn)一步地，所述后級(jí)變換器由多個(gè)模塊并聯(lián)而成，每個(gè)模塊包括全控橋式逆變電路、高頻隔離變壓器、全控橋式整流電路或二極管不控整流電路、以及濾波部分，所述全控橋式逆變電路的輸入與前級(jí)變換器的輸出相連，輸出與高頻隔離變壓器相連，所述全控橋式整流電路或二極管橋式整流電路的輸入與高頻隔離變壓器相連，輸出通過(guò)濾波部分接入低壓直流線(xiàn)路。

進(jìn)一步地，所述鏈?zhǔn)侥K由n個(gè)相同的子模塊級(jí)聯(lián)組成，上下橋臂鏈?zhǔn)侥K中子模塊數(shù)可以相同或不同，由具體電壓等級(jí)和變比決定。

進(jìn)一步地，所述子模塊是全橋型子模塊，由一個(gè)電容和四個(gè)全控型開(kāi)關(guān)管組成，第一全控型開(kāi)關(guān)管與第三全控型開(kāi)關(guān)管與電容正極相連，第二全控型開(kāi)關(guān)管與第四全控型開(kāi)關(guān)管與電容負(fù)極相連；所述全橋型子模塊閉鎖后，流經(jīng)子模塊的電流無(wú)論方向如何，均通過(guò)續(xù)流二極管向電容充電，為直流線(xiàn)路提供反向電壓。

進(jìn)一步地，所述全控橋式逆變電路由四個(gè)全控型開(kāi)關(guān)管組成，第一全控型開(kāi)關(guān)管與第三全控型開(kāi)關(guān)管與前級(jí)變換器輸出正極相連，第二全控型開(kāi)關(guān)管與第四全控型開(kāi)關(guān)管與前級(jí)變換器輸出負(fù)極相連。