CN102709932A

CN102709932A - 一种脉冲输电方法及系统

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Publication number: CN102709932A
Application number: CN2012102180921A
Authority: CN
Inventors: 谢宝忠; 陈铁群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: CN102709932B

Abstract

本发明公开了一种脉冲输电方法及系统，通过将电网或发电机组输出的三相正弦交流电整流成带有纹波的直流电，其他能源转换装置输出的直流电与整流后带纹波的直流电一起被转换成频率与占空比可调的脉冲，转换后的脉冲输入到脉冲变压器进行电压级别的转换，脉冲变压器输出的脉冲经过转换后变成直流或频率与占空比可调的脉冲，再通过输电线路输送到受电地区；在受电区，将输电线路输送来的直流或脉冲转换成频率与占空比可调的脉冲，经过脉冲变压器进行电压级别转换，转换后的脉冲再转换成工频脉冲或与工频等效的脉冲供用户使用。本发明可以兼容交直流电网及用电设备，为直流输电向低压端及用电设备延伸提供过渡。

Description

一种脉冲输电方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统的输电方法，更具体涉及一种脉冲输电方法及系统。

背景技术

直流输电具有输送容量大、距离远、输送功率的大小和方向可以快速控制和调节、不受系统稳定极限的限制等诸多优点，只有导线电阻的损耗，主要应用于远距离大容量输电、电力系统联网等方面，但是其技术难度大、造价高、大功率的直流交流变换设备制造困难，而且当前的用电设备绝大多数为交流。交流输电可方便地通过变压器升压和降压，但是常规正弦交流输电线路中除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗，不能做太远距离输电，而且并网还要考虑相位一致性。

发明内容

鉴于上述现有技术的现状和存在的问题，本发明的目的在于提供一种脉冲输电方法及系统，兼容直流输电与正弦交流输电，为直流输电从高压向低压及用电设备延伸提供平滑的过渡，其既有直流输电的易于传输的优点，又有交流输电易于转换的优点。本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种脉冲输电方法：在送电端，将电网或发电机输出的三相正弦交流电整流成含有纹波的直流电，直流电网以及其他各种直流能源转换装置输出的直流电与所述含有纹波的直流电一起被转换成频率高于工频且频率与占空比可调的脉冲；利用脉冲变压器对转换后的脉冲进行电压级别的转换，提高电压降低电流；经电压级别转换后的脉冲经过转换后变成直流或低于工频且频率与占空比可调的脉冲，再通过输电线路输送到受电地区；在受电端，将输电线路输送来的直流或频率与占空比可调的脉冲转换成频率高于工频的脉冲，利用脉冲变压器对转换后的脉冲进行电压级别的转换，降低电压以满足用电设备的要求，对经电压级别转换后的脉冲进行转换，变成工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲供用户使用。

进一步优化的，在送电端或受电端转换成的所述高于工频频率的脉冲频率与占空比能根据用电情况、输电线路、变电设备以及用电设备参数进行调整。

进一步优化的，在送电端通过输电线路输送的频率与占空比可调的脉冲为正脉冲、负脉冲或正负脉冲。

进一步优化的，在送电端，所述电压级别的转换由送电端脉冲变压器实现。

进一步优化的，在受电端，所述电压级别的转换由受电端脉冲变压器实现。

进一步优化的，所述其他各种直流能源转换装置为直流发电机、太阳能直流能源转换装置或化学能直流能源转换装置中的一种以上。

本发明还提供一种脉冲输电系统，其包括：

三相全波整流模块，用于将三相正弦交流电整流为直流，其中含有纹波；

其他各种直流能源转换装置，为直流发电机、太阳能直流能源转换装置或化学能直流能源转换装置中的一种以上；

送电端直流-脉冲转换模块，用于将各种直流能源转换装置输出的直流电、三相全波整流模块整流后的带有纹波的直流电转换成频率高于工频且频率与占空比可调的脉冲；

送电端脉冲变压器，用于将直流-脉冲转换模块输出的高于工频频率的脉冲进行电压级别转换，提高电压降低电流；

送电端高压脉冲转换模块，用于对送电端脉冲变压器输出的高于工频频率的脉冲进行转换，使其变为频率低于工频且频率与占空比可调的脉冲或直流以降低线路损耗，利于能量传输；

输电线路，用于传输送电端高压脉冲转换模块输出的脉冲或直流；

受电端高压脉冲转换模块，用于将输电线路传输的直流或脉冲转换为频率高于工频且频率与占空比可调的脉冲；

受电端脉冲变压器，用于将受电端高压脉冲转换模块输出的脉冲进行电压级别转换，降低电压，满足用电设备或低压电网的电压要求；

受电端低压脉冲转换模块，用于将受电端脉冲变压器输出的脉冲转换为工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲。

进一步优化的，送电端直流-脉冲转换模块与受电端低压脉冲转换模块输出的脉冲的频率与占空比能根据用电情况、输电线路、变电设备以及用电设备参数进行调整。

进一步优化的，还包括低压输电线路，用于将受电端低压脉冲转换模块输出的工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲输送到用电设备。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

直流与脉冲之间的相互转换更易于实现，直流转换为脉冲只需控制GTO、IGBT、IGCT等全可控电力电子器件的导通与截止时间即可方便地实现脉冲的频率与占空比的调整；正负脉冲转换为直流通过单向导通器件及滤波电容即可实现；高频脉冲与低频脉冲之间的转换通过控制GTO、IGBT、IGCT等全可控电力电子器件的导通与截止以及切换正负路径即可实现；

本发明既有直流输电易于传输、损耗低的优点，又具有正弦交流输电易于进行电压转换与控制的优点；

本发明为直流输电与交流输电之间提供一种中间态，可兼容交直流电网、正弦交流电网及绝大多数的用电设备，为直流输电从高压向低压及用电设备延伸提供平滑的过渡。

附图说明

图1为脉冲输电系统的结构示意图。

图2为脉冲输电系统中各模块的电路主结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明。

如图1为脉冲输电系统结构示意图，其中1为三相正弦交流电网；2为发电机组，输出的三相正弦交流电；三相全波整流模块3的电路主结构如图2所示，包括GTO、IGBT、IGCT等全控型半导体器件、换流阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6）及其滤波、控制与保护电路部分，用于将三相正弦交流电整流为带有纹波的直流；4为直流电网或太阳能等各种能源转换装置输出的直流电；送电端直流-脉冲转换模块5的电路主结构如图2所示，包括GTO、IGBT、IGCT等全控型半导体（V7、V8）及其控制与保护电路部分，通过控制（V7、V8）的导通与截止时间顺序即可方便地控制脉冲的极性、频率与占空比，用于将直流电网或整流后带纹波的直流电转换成频率高于工频的脉冲，其频率与占空比可根据用电情况、输电线路、变电设备以及用电设备等参数调整；送电端脉冲变压器6，用于将送电端直流-脉冲转换模块5输出的脉冲进行电压级别转换，提高电压降低电流；送电端高压脉冲转换模块7的电路主结构如图2所示，包括GTO、IGBT、IGCT等全控型半导体器件（V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16）、单向导通器件及其滤波、控制与保护部分，其中V9、V10、V11、V12构成一组全桥整流，V13、V14、V15、V16构成一组全桥整流，通过两组整理桥的工作顺序控制脉冲的导通路径将高频脉冲转换为低频脉冲，将脉冲变压器6输出的脉冲进行转换，使其变为低于工频频率的脉冲或直流以利于能量传输，降低线路损耗；8为输电线路，用于送电端高压脉冲转换模块7输出的脉冲或直流；受电端高压脉冲转换模块9的电路主结构如图2所示，由GTO、IGBT、IGCT等全控型半导体器件（V25、V26、V27、V28、V29、V30）及其滤波、控制与保护部分组成，其中V27、V28、V29、V30为全桥整流，用于将输电线路输送的脉冲转换为直流，通过控制V25、V26的导通与截止时间顺序将直流或低频脉冲转换为高频脉冲，用于将输电线路8传输的直流或脉冲转换为频率高于工频的脉冲；受电端脉冲变压器10，用于将受电端高压脉冲转换模块9输出的脉冲进行电压级别转换，降低电压，满足用电设备或低压电网的电压水平；受电端低压脉冲转换模块11电路主结构如图2的模块11所示，由GTO、IGBT、IGCT等全控型半导体器件（V17、V18、V19、V20、V21、V22、V23、V24）、单向导通器件及其滤波、控制与保护部分组成，其中V17、V18、V19、V20构成一组全桥整流，V21、V22、V23、V24构成一组全桥整流，通过两组整理桥的工作顺序控制脉冲的导通路径将高频脉冲转换为工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲，用于将脉冲变压器10输出的脉冲转换为工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲；12为低压输电线路，用于将受电端低压脉冲转换模块11输出的工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲输送到用电设备，供用户使用。

本发明的一个比较好的实施方式为：将发电机组2输出的三相正弦交流电或三相正弦交流电网的交流电经过三相全波整流模块3整流后输入直流-脉冲转换模块5，也可将直流电输入到送电端直流-脉冲转换模块5，送电端直流-脉冲转换模块5将直流电转换成频率高于工频的脉冲，以利于滤波，降低变压器的体积，并形成正负电压，再由送电端高压脉冲转换模块7将高频脉冲转换为频率低于工频的低频脉冲，以降低线路传输损耗，通过受电端高压脉冲转换模块9将低频脉冲转换成高频脉冲，由脉冲变压器10降低电压，再将受电端低压脉冲转换模块11将高频脉冲转换为工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲，供用电设备使用。

本发明提供了一种直流输电与交流输电的中间状态，兼容交直流电网及用电设备，为直流输电向低压端及用电设备延伸提供过渡。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种脉冲输电方法，其特征是，在送电端，将电网或发电机输出的三相正弦交流电整流成含有纹波的直流电，直流电网以及其他各种直流能源转换装置输出的直流电与所述含有纹波的直流电一起被转换成频率高于工频且频率与占空比可调的脉冲；利用脉冲变压器对转换后的脉冲进行电压级别的转换，提高电压降低电流；经电压级别转换后的脉冲经过转换后变成直流或低于工频且频率与占空比可调的脉冲，再通过输电线路输送到受电地区；在受电端，将输电线路输送来的直流或频率与占空比可调的脉冲转换成频率高于工频的脉冲，利用脉冲变压器对转换后的脉冲进行电压级别的转换，降低电压以满足用电设备的要求，对经电压级别转换后的脉冲进行转换，变成工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲供用户使用。

2.根据权利要求1所述的脉冲输电方法，其特征在于在送电端或受电端转换成的所述高于工频频率的脉冲频率与占空比能根据用电情况、输电线路、变电设备以及用电设备参数进行调整。

3.根据权利要求1所述的脉冲输电方法，其特征是在送电端通过输电线路输送的频率与占空比可调的脉冲为正脉冲、负脉冲或正负脉冲。

4.根据权利要求1所述的脉冲输电方法，其特征是在送电端，所述电压级别的转换由送电端脉冲变压器实现。

5.根据权利要求1所述的脉冲输电方法，其特征是在受电端，所述电压级别的转换由受电端脉冲变压器实现。

6.根据权利要求1所述的脉冲输电方法，其特征在于所述其他各种直流能源转换装置为直流发电机、太阳能直流能源转换装置或化学能直流能源转换装置中的一种以上。

7.一种脉冲输电系统，其特征在于包括：

送电端高压脉冲转换模块，用于对送电端脉冲变压器输出的高于工频频率的脉冲进行转换，使其变为频率低于工频且频率与占空比可调的脉冲或直流；

8.根据权利要求7所述的脉冲输电系统，其特征在于送电端直流-脉冲转换模块与受电端低压脉冲转换模块输出的脉冲的频率与占空比根据用电情况、输电线路、变电设备以及用电设备参数进行调整。

9.根据权利要求7所述的脉冲输电系统，其特征在于还包括低压输电线路，用于将受电端低压脉冲转换模块输出的工频脉冲或与工频正弦等效的脉冲输送到用电设备。

10.根据权利要求7所述的脉冲输电系统，其特征在于所述其他各种直流能源转换装置为直流发电机、太阳能直流能源转换装置或化学能直流能源转换装置中的一种以上。