一種輕型直流輸電系統拓撲的製作方法
2023-12-01 07:30:31
專利名稱：一種輕型直流輸電系統拓撲的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型輕型直流輸電系統拓撲。
背景技術：
我國能源資源與用電負荷分布的特殊性，成為發展遠距離、大容量輸電的必然性。 尤其是超過600km以上的遠程輸電線路，採用直流輸電更加節能、降耗，提高經濟效益，實 現更大範圍內的能源資源的合理開發、優化配置，符合我國「西電東送」的國情。隨著電力電子和計算機技術的迅速發展，輕型直流輸電技術日趨完善，在輸電能 力和送電距離上已可和特高壓交流競爭，並且相對於特高壓交流輸電技術，輕型直流輸電 技術有如下優點1、輸送相同功率時，輕型直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3 1/2 ；2、在電纜輸電線路中，輕型直流輸電沒有電容電流產生，而高壓交流輸電線路存 在電容電流，引起損耗；3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對周圍環境沒有視覺上的影響，也沒有電 纜產生的磁場，可見輕型直流輸電技術本身是極其環保的。並且在一些特殊場合，必須用 電纜輸電，例如高壓輸電線經過大城市時，採用地下電纜；輸電線經過海峽時，要用海底電 纜；4、直流輸電時，其兩側交流系統不需同步運行，而高壓交流輸電必須同步運行；5、直流輸電發生故障的損失比高壓交流輸電小。直流輸電中，由於採用可控矽裝 置，電路功率能迅速、方便地進行調節，直流輸電線路上基本上不向發生短路的高壓交流系 統輸送短路電流，故障側交流系統的短路電流與沒有互連時一樣。因此，輕型直流輸電作為一種經濟、靈活、高質量的輸電方式，能夠應用於直流高 壓輸電工程中，將取得良好的輸電及環保效益。目前現有技術中，輕型直流輸電還沒有得到 廣泛應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種輕型直流輸電系統拓撲，具有成本低、直流電壓等級匹 配靈活、諧波小等優點。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現一種輕型直流輸電系統拓撲，由整流側換流站、逆變側換流站和直流輸電電纜組 成；所述的整流側換流站由移相變壓器及多個功率單元構成，移相變壓器原邊接入高壓交 流系統，在副邊形成低壓交流電送入功率單元；功率單元採用PWM脈寬調製技術將交流電 整流成穩定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側輸出端級聯起來，形成高壓直流電 壓輸出；所述的逆變側換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構成，將功率單元的直流 輸入側級聯起來再與直流輸電電纜連接，使每個功率單元承擔等分的直流電壓，功率單元採用PWM脈寬調製技術將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個功率單元的交流輸出端 經過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。所述的直流輸電電纜由導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層擠壓成絕緣層，中間 導體為鋁材單芯導體。與現有技術相比，本發明的新穎性和創造性體現在1)與傳統型輕型直流輸電系統相比，採用功率單元級聯的型式，無需IGBT串聯， 可靠性更高；2)採用功率單元級聯方式，直流電壓等級匹配靈活，可根據用戶需求來選擇功率 單元的級聯個數；3)兩端交流系統無需濾波電路，諧波小；4)在中小型容量輸電系統中，成本相對較低。
圖1是輕型直流輸電系統結構圖；圖2是輕型直流輸電系統拓撲圖；圖3是整流閥組的功率單元拓撲圖；圖4是逆變閥組的功率單元拓撲圖；圖5是功率單元單相PWM調製示意圖；圖6是PWM調製原理及輸出波形。
具體實施例方式見圖1、圖2，一種輕型直流輸電系統拓撲，包括兩個換流站和直流輸電電纜組成， 其中整流側換流站由移相變壓器、功率單元構成，逆變側換流站由功率單元、LC濾波電路和 變壓器構成。整流側換流站，移相變壓器原邊接入高壓交流系統，在副邊形成低壓交流電送入 功率單元。功率單元採用PWM脈寬調製技術將交流電整流成穩定的直流電壓，最終將所有 功率單元的直流側輸出端級聯起來，形成高壓直流電壓輸出。逆變側換流站，將功率單元的直流輸入側級聯起來再與直流輸電電纜連接，使每 個功率單元承擔等分的直流電壓，功率單元採用PWM脈寬調製技術將直流電壓逆變輸出低 壓交流電，再將每個功率單元的交流輸出端經過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型 號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。其中，整流側換流站和逆變側換流站的功率單元個數，由用戶所需求的直流電壓 等級決定。直流電壓等級越高，所需求的功率單元個數越多。直流輸電線，由導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層同時擠壓成絕緣層，中間導 體一般為鋁材單芯導體，具有高強度、環保和方便掩埋等特點，適用於深海等惡劣環境。此 外，這只能夠直流輸電線重量輕，傳輸功率密度大。見圖3，整流閥組的功率單元輸入側為交流輸入，經過由IGBT所組成的三相可控 整流電路整流成直流電壓在直流側電容兩端輸出。直流側電容是其直流側儲能元件，可緩 衝橋臂開斷的衝擊電流、減小直流側的電壓諧波，並為功率單元提供電壓支撐。
見圖4，逆變閥組的功率單元 輸入側為直流輸入，經過由IGBT所組成的逆變電路 逆變成交流電壓輸出。直流側電容是其直流側儲能元件，可緩衝橋臂開斷的衝擊電流、減小 直流側的電壓諧波，並為功率單元提供電壓支撐。見圖5、圖6，是PWM脈寬調製技術的基本工作原理(以單相PWM脈寬調製技術為 例)。由調製波與三角載波比較產生的觸發脈衝，使功率單元上下橋臂的開關管高頻開通和 關斷，則橋臂中點電壓Uc在兩個固定+Ud和-Ud之間快速切換，Uc再經過電抗器濾波後則 為網側的交流電壓Us。
權利要求
1.一種輕型直流輸電系統拓撲，其特徵在於，由整流側換流站、逆變側換流站和直流輸 電電纜組成；所述的整流側換流站由移相變壓器及多個功率單元構成，移相變壓器原邊接 入高壓交流系統，在副邊形成低壓交流電送入功率單元；功率單元採用PWM脈寬調製技術 將交流電整流成穩定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側輸出端級聯起來，形成高 壓直流電壓輸出；所述的逆變側換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構成，將功率單元的直流輸入 側級聯起來再與直流輸電電纜連接，使每個功率單元承擔等分的直流電壓，功率單元採用 PWM脈寬調製技術將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個功率單元的交流輸出端經過 LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。
2.根據權利要求1所述的一種輕型直流輸電系統拓撲，其特徵在於，所述的直流輸電 電纜由導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層三層擠壓成絕緣層，中間導體為鋁材單芯導體。
全文摘要
本發明涉及一種新型輕型直流輸電系統拓撲，由整流側換流站、逆變側換流站和直流輸電電纜組成；所述的整流側換流站由移相變壓器及多個功率單元直流側輸出端級聯起來構成；所述的逆變側換流站由功率單元、LC濾波電路和變壓器構成，將功率單元的直流輸入側級聯起來再與直流輸電電纜連接，使每個功率單元承擔等分的直流電壓，功率單元採用PWM脈寬調製技術將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個功率單元的交流輸出端經過LC濾波電路接入變壓器副邊，通過不同型號的變壓器輸出用戶所需求的交流電。本發明具有成本低、直流電壓等級匹配靈活、諧波小等優點。
文檔編號H02M7/23GK102136725SQ20111004969
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者崔效毓, 楊洋, 王振, 趙淑玉, 郭自勇, 閆興江, 陳建 申請人:榮信電力電子股份有限公司