一種無變壓器電感儲能拓撲結構的製作方法
2023-10-27 01:53:32 2
專利名稱：一種無變壓器電感儲能拓撲結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無變壓器電感儲能拓撲結構，可用於高壓電力系統領域，使電 網供給負載可靠，高質量的電壓。
背景技術：
目前，電網至少存在以下九種問題斷電、雷擊尖峰、浪湧、頻率震蕩、電壓 突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈衝幹擾等。可再生能源例如光伏或風能所產 生的電能也極其的不穩定，新能源併網應用的規模越大，電網就越不安全，根據國內外 風光電站併網的實踐，藉助儲能技術可以實現新能源發電功率的平衡輸出，使大規模風 電及太陽能電力方便可靠地併入常規電網。目前電力儲能設備都是通過變壓器與電網相併聯的，採用變壓器，使設備投資 大、佔地多，成本高，生產周期長。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於MMC模塊化多電平的無變壓器電感儲能拓撲結 構，該拓撲並聯在電網上，輸入端無變壓器，體積小、重量輕、成本低；可抑制電網 的那些電力汙染，可補償光伏或風能發電的不穩定性，給電網上的負載提供不間斷、幹 淨、穩定、無頻率突變、高質量的正弦波電壓；且轉換效率高、響應速度快。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現一種無變壓器電感儲能拓撲結構，該拓撲結構包括三相，每相由多個H橋功率 模塊與電感儲能模塊構成的子單元串聯在一起，經緩衝電感接入電網。所述的H橋功率模塊由四個IGBT開關器件組成，每個IGBT開關器件反並聯一 個二極體，每兩個IGBT開關器件相串聯後，再與直流電容C並聯。所述的電感儲能模塊由超導線圈Lc、開關器件IGBT5、開關器件IGBT6、二極 管Dl、D2組成，超導線圈Lc與二極體D1、開關器件IGBT5構成存儲能量迴路，超導 線圈Lc還與二極體D2、開關器件IGBT6構成存儲能量迴路，該電感儲能模塊與電容C 相併聯。與現有技術相比，本發明的有益效果是1)輸入端無變壓器，進而使該電感儲能拓撲裝置與同電壓、功率等級下的有 變壓器的相比較，生產周期減小一半，體積減小一半，成本降低一半，佔地面積減小一 半，運輸方便，結構簡單；2)不採用蓄電池儲能，採用的超導儲能具有轉換效率高、響應速度快的優點；3)減小或提高容量等級比較簡單，只需減少或增多串聯的單元數目即可。
圖1是無變壓器電感儲能拓撲結構圖2是無變壓器電感儲能拓撲基本單元結構圖。
具體實施例方式見圖1，一種無變壓器電感儲能拓撲結構，該拓撲結構包括三相，每相由多個H 橋功率模塊與電感儲能模塊構成的子單元串聯在一起，經緩衝電感L接入電網。電感L 還連接緩衝電阻R，緩衝電阻R與開關K2並聯後，與斷路器K1連接。見圖2，H橋功率模塊由開關器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4組成，開 關器件IGBT1和IGBT2相串聯，開關器件IGBT3和IGBT4相串聯，再和直流電容C並 聯。並且四個開關器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4分別並聯一個反接二極體D11、 D22、D33、D44。IGBT1與IGBT2的公共端、IGBT3與IGBT4的公共端為該功率模塊 與其它功率模塊相連接的輸入、輸出端。電感儲能模塊由超導線圈Lc、開關器件IGBT5、開關器件IGBT6、二極體D1、
D2、D3、D4組成，超導線圈Lc與二極體D1、開關器件IGBT5構成存儲能量迴路，超 導線圈Lc還與二極體D2、開關器件IGBT6構成存儲能量迴路，該電感儲能模塊與電容 C相併聯。當電網輸出電壓不正常時，如圖1所示採用多功率單元串聯輸出高壓，通過調 制算法輸出多電平波形，產生高質量的正弦波電壓供給電網上的負載。當電網電壓產生尖峰時，電壓通過二極體Dll、D44以及IGBT5、IGBT6向直 流側供電，如圖2所示，此時，本發明電感儲能拓撲直流側電容C和超導線圈Lc吸收電 網尖峰，進而抑制了電網尖峰對電網上設備的影響。當電網電壓突然跌落或中斷時，通 過控制每個單元(如圖2所示)的IGBT1 IGBT4，關斷IGBT5、IGBT6，此時，直流 側電容C和超導線圈Lc中的能量回饋電網，使電網輸出正常的正弦波。當電網電壓正常 時，關斷IGBT1 IGBT4，開通IGBT5或IGBT6，此時，超導線圈Lc中的電流通過D1 和IGBT5形成迴路，或通過D2和IGBT6形成迴路，能量儲存在超導線圈Lc中。本發明的無變壓器電感儲能拓撲可為1 500KV的電網做儲備電源，且輸入端 無變壓器，本發明的電感儲能拓撲採用超導儲能，相對於蓄電池儲能，飛輪儲能等儲能 方式而言，超導儲能具有轉換效率高、響應速度快的優點，且既可以進行有功功率的調 節，又可進行無功功率的調節，還可以同時進行無功有功的獨立控制，具有很高的靈活 性。這使得超導儲能裝置可以起到提高電力系統穩定性的作用。當需要提高電壓等級 時，只需要提高串聯的單元數目即可。
權利要求
1.一種無變壓器電感儲能拓撲結構，其特徵在於，該拓撲結構包括三相，每相由多 個H橋功率模塊與電感儲能模塊構成的子單元串聯在一起，經緩衝電感接入電網。
2.根據權利要求1所述的無變壓器電感儲能拓撲結構，其特徵在於，所述的H橋功率 模塊由四個IGBT開關器件組成，每個IGBT開關器件反並聯一個二極體，每兩個IGBT 開關器件相串聯後，再與直流電容C並聯。
3.根據權利要求1或2所述的無變壓器電感儲能拓撲結構，其特徵在於，所述的電 感儲能模塊由超導線圈Lc、開關器件IGBT5、開關器件IGBT6、二極體Dl、D2組成， 超導線圈Lc與二極體D1、開關器件IGBT5構成存儲能量迴路，超導線圈Lc還與二極體 D2、開關器件IGBT6構成存儲能量迴路，該電感儲能模塊與電容C相併聯。
全文摘要
本發明涉及一種無變壓器電感儲能拓撲結構，該拓撲結構包括三相，每相由多個H橋功率模塊與電感儲能模塊構成的子單元串聯在一起，經緩衝電感接入電網。電感儲能模塊由超導線圈Lc、開關器件IGBT5、開關器件IGBT6、二極體D1、二極體D2組成，超導線圈Lc與二極體D1、開關器件IGBT5構成存儲能量迴路，超導線圈Lc還與二極體D2、開關器件IGBT6構成存儲能量迴路，該電感儲能模塊與電容C相併聯。該拓撲並聯在電網上，輸入端無變壓器，體積小、重量輕、成本低；可抑制電網的那些電力汙染，可補償光伏或風能發電的不穩定性，給電網上的負載提供不間斷、乾淨、穩定、無頻率突變、高質量的正弦波電壓；且轉換效率高、響應速度快。
文檔編號H02J3/38GK102013696SQ20101023371
公開日2011年4月13日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者張坤, 張躍平, 李太峰, 楊洋, 王振, 胡濤, 趙淑玉, 魏西平 申請人:榮信電力電子股份有限公司