CN102904277B - 一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构，包括单极运行结构和双极运行结构；单极运行结构和双极运行结构均包括谐振环节和整流环节；谐振环节包括谐振升压环节和谐振降压环节；谐振升压环节与整流环节连接后和谐振降压环节通过直流电缆或直流输电线路连接；谐振升压环节、整流环节和谐振降压环节构成直流输电单极运行方式和双极运行方式；谐振升压环节和整流环节连接后的结构包括单一谐振升压结构、谐振升压串联结构和谐振升压并联结构；谐振降压环节包括单一谐振降压结构、谐振串联降压结构和谐振并联降压结构。本发明利用谐振环节的串并联技术灵活配置直流输电主电路结构，解决目前新能源并网系统中DC/DC环节造价高及设计困难的问题。

Description

一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构

技术领域

本发明涉及直流输电领域的主电路结构，具体涉及一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构。

背景技术

在能源短缺和环境趋向恶化的今天，大力发展新能源是我国目前的重点发展方向，新能源的并网方式目前主要是应用柔性直流输电技术，由于受自然环境限制，新能源电场的选择往往会远离电负荷集中地，需要对电能进行远距离传输。目前新能源并网方式的典型系统如附图1所示。即多个小型新能源电场通过VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接DC/DC升压环节，将直流电压升高后通过直流电缆或传输线将电能传输至电网所在地，并进行DC/DC降压，降压后通过直流母线与多个VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电后与电网连接。这种新能源并网的方式，需要利用DC/DC环节，而DC/DC环节具有设计复杂，可靠性低、造价昂贵，控制系统复杂等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构，该主电路结构将谐振升压及谐振降压环节应用到新能源并网系统中，并利用谐振环节的串并联技术灵活配置直流输电主电路结构，形成不同电压等级、不同容量的单双极直流输电结构、有效的提高了直流输电结构的灵活性、降低成本、解决了目前新能源并网系统中DC/DC环节造价高及设计困难的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构，其改进之处在于，所述直流输电主电路结构包括单极运行结构和双极运行结构；所述单极运行结构和双极运行结构包括谐振环节和整流环节；所述谐振环节包括谐振升压环节和谐振降压环节；所述谐振升压环节和整流环节连接后，与谐振降压环节通过直流电缆或直流输电线路连接；

所述谐振升压环节和整流环节连接后的结构包括单一谐振升压结构、谐振升压串联结构和谐振升压并联结构；谐振降压环节包括单一谐振降压结构、谐振串联降压结构和谐振并联降压结构。

其中，所述单极运行方式中谐振升压环节结构包括单一谐振升压结构I、谐振升压环节串联结构I和谐振升压环节并联结构I；所述单极运行方式中谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构II、谐振降压环节串联结构II和谐振降压环节并联结构II。

其中，所述单一谐振升压结构I包括单一谐振升压环节单元I和整流环节I；

单一谐振升压环节单元I包括直流电源DC1、低压大电容C10、高压小电容C11、晶闸管T11、晶闸管T13和谐振电抗器L11；所述低压大电容C10、晶闸管T11、谐振电抗器L11和高压小电容C11依次连接；所述直流电源DC1并联在低压大电容C10两端；所述晶闸管T13并联在高压小电容C11与谐振电抗器L11两端；

整流环节I包括半波整流桥D11、平波电抗器L12、支撑电容器C12和续流二极管D12；其中半波整流桥D11、平波电抗器L12与支撑电容器C12依次连接；所述续流二极管D12并联在平波电抗器L12及支撑电容器C12两端。

其中，所述谐振升压环节串联结构I包括至少两个单一谐振升压结构I串联；其中两个单一谐振升压结构I分别为单一谐振升压环节单元II连接整流环节II和单一谐振升压环节单元III连接整流环节III。

其中，所述单一谐振升压环节单元II包括直流电源DC5、低压大电容C50、高压小电容C51、晶闸管T51、晶闸管T53和谐振电抗器L51；所述低压大电容C50、晶闸管T51、谐振电抗器L51和高压小电容C51依次连接；所述直流电源DC5并联在低压大电容C50两端；所述晶闸管T53并联在高压小电容C51与谐振电抗器L51两端；

所述整流环节II包括半波整流桥D51、平波电抗器L52、支撑电容器C52和续流二极管D52；其中半波整流桥D51、平波电抗器L52与支撑电容器C52依次连接；所述续流二极管D52并联在平波电抗器L52及支撑电容器C52两端。

其中，所述单一谐振升压环节单元III包括直流电源DC7、低压大电容C70、高压小电容C71、晶闸管T71、晶闸管T73、谐振电抗器L71；所述低压大电容C70、晶闸管T71、谐振电抗器L71和高压小电容C71依次连接；所述直流电源DC7并联在低压大电容C70两端；所述晶闸管T73并联在高压小电容C71与谐振电抗器L71两端；

所述整流环节III包括半波整流桥D71、平波电抗器L72、支撑电容器C72和续流二极管D72；其中半波整流桥D71、平波电抗器L72与支撑电容器C72依次连接；所述续流二极管D72并联在平波电抗器L72及支撑电容器C72两端。

其中，所述支撑电容器C52和支撑电容器C72串联。

其中，所述谐振升压环节并联结构I包括至少两个谐振升压环节单元并联和一个整流环节IV，其中两个谐振升压环节单元分别为谐振升压环节单元IV和谐振升压环节单元V。

其中，所述谐振升压环节单元IV包括直流电源DC9、低压大电容C90、高压小电容C91、晶闸管T91、晶闸管T92和谐振电抗器L91；所述低压大电容C90、晶闸管T91、谐振电抗器L91和高压小电容C91依次连接；所述直流电源DC9并联在低压大电容C90两端；所述晶闸管T93并联在高压小电容C91与谐振电抗器L91两端；

所述谐振升压环节单元V包括直流电源DC11、低压大电容C110、高压小电容C111、晶闸管T111、晶闸管T112和谐振电抗器L111；所述低压大电容C110、晶闸管T111、谐振电抗器L111和高压小电容C111依次连接；所述直流电源DC11并联在低压大电容C110两端；所述晶闸管T113并联在高压小电容C111与谐振电抗器L111两端。

其中，所述整流环节IV包括至少两个整流二极管D91、平波电抗器L113、支撑电容器C114和续流二极管D112；每一个谐振升压环节并联结构I的谐振升压环节单元均与一个整流二极管D91阳极相连，且整流二极管D91的所有阴极相连后与平波电抗器L113以及支撑电容器C114依次连接；所述续流二极管D112并联在平波电抗器L113及支撑电容器C114两端。

其中，所述单一谐振降压结构II包括电容C20、高压小电容C21、低压大电容C22、晶闸管T21、晶闸管T22、晶闸管T23、电抗器L21、电抗器L22和负载电阻R21；所述电容C20、晶闸管T21和电抗器L21依次连接；所述晶闸管T22、电抗器L22和低压大电容C22依次连接；所述晶闸管T23并联在电容C20与晶闸管T21两端；晶闸管T23、电抗器L21和高压小电容C21依次连接；所述高压小电容C21并联在电容C20、晶闸管T21与电抗器L21两端；所述负载电阻R21并联在低压大电容C22两端。

其中，所述谐振降压环节串联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II串联；其中两个单一谐振降压结构II分别为谐振降压环节单元I和谐振降压环节单元II。

其中，所述谐振降压环节单元I包括电容C60、高压小电容C61、低压大电容C62、晶闸管T61、晶闸管T62、晶闸管T63、电抗器L61、电抗器L62和负载电阻R6；所述电容C60、晶闸管T61和电抗器L61依次连接；所述晶闸管T62、电抗器L62和低压大电容C62依次连接；所述晶闸管T63并联在电容C60与晶闸管T61两端；晶闸管T63、电抗器L61和高压小电容C61依次连接；所述高压小电容C61并联在电容C60、晶闸管T61与电抗器L61两端；所述负载电阻R6并联在低压大电容C62两端；

所述谐振降压环节单元II包括电容C80、高压小电容C81、低压大电容C82、晶闸管T81、晶闸管T82、晶闸管T83、电抗器L81、电抗器L82和负载电阻R8；所述电容C80、晶闸管T81和电抗器L81依次连接；所述晶闸管T82、电抗器L82和低压大电容C82依次连接；所述晶闸管T83并联在电容C80与晶闸管T81两端；晶闸管T83、电抗器L81和高压小电容C81依次连接；所述高压小电容C81并联在电容C80、晶闸管T81与电抗器L81两端；所述负载电阻R8并联在低压大电容C82两端。

其中，所述谐振升压环节串联结构I和谐振降压环节串联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接。

其中，所述谐振降压环节并联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II并联，其中两个谐振降压环节单元分别为谐振降压环节单元III和谐振降压环节单元IV。

其中，所述谐振降压环节单元III电容C100、高压小电容C101、低压大电容C102、晶闸管T101、晶闸管T102、晶闸管T103、电抗器L101、电抗器L102和负载电阻R10；所述电容C100、晶闸管T101和电抗器L101依次连接；所述晶闸管T102、电抗器L102和低压大电容C102依次连接；所述晶闸管T103并联在电容C100与晶闸管T101两端；晶闸管T103、电抗器L101和高压小电容C101依次连接；所述高压小电容C101并联在电容C100、晶闸管T101与电抗器L101两端；所述负载电阻R10并联在低压大电容C102两端；

所述谐振降压环节单元IV电容C120、高压小电容C121、低压大电容C122、晶闸管T121、晶闸管T122、晶闸管T123、电抗器L101、电抗器L122和负载电阻R12；所述电容C120、晶闸管T121和电抗器L121依次连接；所述晶闸管T122、电抗器L122和低压大电容C122依次连接；所述晶闸管T123并联在电容C120与晶闸管T121两端；晶闸管T123、电抗器L121和高压小电容C121依次连接；所述高压小电容C121并联在电容C100、晶闸管T121与电抗器L121两端；所述负载电阻R12并联在低压大电容C122两端。

其中，所述谐振升压环节并联结构I和谐振降压环节并联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接。

其中，双极运行方式中的谐振升压环节结构的包括单一谐振升压结构III、谐振升压环节串联结构III和谐振升压环节并联结构III；双极运行方式中的谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构IV、谐振降压环节串联结构IV和谐振降压环节并联结构IV。

其中，所述单一谐振升压结构III由两个单一谐振升压结构I共地连接构成；所述单一谐振降压结构IV由两个单一谐振降压结构II共地连接构成；

所述单一谐振升压结构III和单一谐振降压结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接。

其中，所述谐振升压环节串联结构III由两个谐振升压环节串联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节串联结构IV由串联的两个谐振降压环节串联结构II共地连接构成；

所述谐振升压环节串联结构III和谐振降压环节串联结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接。

其中，所述谐振升压环节并联结构III由两个谐振升压环节并联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节并联结构IV由两个谐振降压环节并联结构II共地连接构成；

所述谐振升压环节并联结构III和谐振降压环节并联结构IV之间通过两条直流电缆或直流输电线路连接。

本发明所描述的低压大电容与高压小电容是相对而言的，低压大电容承受电压为10kV以下，电容值5000uF以上，高压小电容承受电压10kV以上，电容值1000uF以下。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明利用谐振环节配置直流输电主电路结构，技术难度较低，成本低，可靠性高，且根据系统需求可灵活调节直流输电的电压等级及输送容量。

2、本发明提供的方案，将谐振升压及谐振降压环节应用到新能源并网系统中，并利用谐振环节的串并联技术灵活配置直流输电主电路结构，形成不同电压等级、不同容量的单双极直流输电结构、有效的提高了直流输电结构的灵活性、降低成本、解决了目前新能源并网系统中DC/DC环节造价高及设计困难的问题。

附图说明

图1是本发明提供的目前新能源并网方式的典型系统图；

图2是本发明提供的利用谐振环节配置直流输电主电路结构的原理图；

图3是本发明提供的单极运行方式的单一谐振结构图；

图4是本发明提供的单极运行方式的谐振串联结构图；

图5是本发明提供的单极运行方式的谐振并联结构图；

图6是本发明提供的双极运行方式的单一谐振结构图；

图7是本发明提供的双极运行方式的谐振串联结构图；

图8是本发明提供的双极运行方式的谐振并联结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的利用谐振环节配置直流输电主电路结构如图2所示，直流输电主电路结构包括至少一个新能源电场、至少一个VSC整流器、直流母线、至少一个VSC逆变器、谐振升压整流环节和谐振降压环节；至少一个新能源电场分别通过至少一个VSC与直流母线连接；所述直流母线与谐振升压整流环节连接；所述谐振升压整流环节通过直流电缆或直流输电线路与所述谐振降压环节连接；谐振降压环节通过直流母线与至少一个VSC逆变器连接，VSC逆变器接入电网。

直流输电新能源并网方式的运行原理为：多个小型新能源电场通过VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接谐振升压环节升压，电压波形为逐渐增大的正负振荡波，由于损耗稳定原理，电压稳定在一定值，经整流环节，将输出电压转变为正向直流电压，后通过直流电缆将电能传输至电网所在地，并连接谐振降压环节，降压后通过直流母线与多个VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电后与电网连接，成功完成新能源并网。即多个新能源电场-多个VSC整流器-直流电网-谐振升压整流环节-直流电缆-谐振降压环节-直流母线-多个VSC逆变器-电网。

本发明提供的利用谐振环节配置直流输电主电路结构，包括单极运行结构和双极运行结构；所述单极运行结构和双极运行结构包括谐振环节和整流环节；所述谐振环节包括谐振升压环节和谐振降压环节；所述谐振升压环节和整流环节连接后，与谐振降压环节通过直流电缆或直流输电线路连接；

谐振升压环节和整流环节连接后的结构包括单一谐振升压结构、谐振升压串联结构和谐振升压并联结构；谐振降压环节包括单一谐振降压结构、谐振串联降压结构和谐振并联降压结构。

本发明提供的单极运行方式的单一谐振结构见图3所示，具体的：

单极运行方式中谐振升压环节结构包括单一谐振升压结构I、谐振升压环节串联结构I和谐振升压环节并联结构I；单极运行方式中谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构II、谐振降压环节串联结构II和谐振降压环节并联结构II。

单一谐振升压结构I包括单一谐振升压环节单元I和整流环节I；

单一谐振升压环节单元I包括直流电源DC1、低压大电容C10、高压小电容C11、晶闸管T11、晶闸管T13和谐振电抗器L11；所述低压大电容C10、晶闸管T11、谐振电抗器L11和高压小电容C11依次连接；所述直流电源DC1并联在低压大电容C10两端；所述晶闸管T13并联在高压小电容C11与谐振电抗器L11两端；

整流环节I包括半波整流桥D11、平波电抗器L12、支撑电容器C12和续流二极管D12；其中半波整流桥D11、平波电抗器L12与支撑电容器C12依次连接；所述续流二极管D12并联在平波电抗器L12及支撑电容器C12两端。

单一谐振降压结构II包括电容C20、高压小电容C21、低压大电容C22、晶闸管T21、晶闸管T22、晶闸管T23、电抗器L21、电抗器L22和负载电阻R21；所述电容C20、晶闸管T21和电抗器L21依次连接；所述晶闸管T22、电抗器L22和低压大电容C22依次连接；所述晶闸管T23并联在电容C20与晶闸管T21两端；晶闸管T23、电抗器L21和高压小电容C21依次连接；所述高压小电容C21并联在电容C20、晶闸管T21与电抗器L21两端；所述负载电阻R21并联在低压大电容C22两端。

本发明提供的单极运行方式的谐振串联结构如图4所示，具体的：

谐振升压环节串联结构I包括至少两个单一谐振升压结构I串联；其中两个单一谐振升压结构I分别为单一谐振升压环节单元II连接整流环节II和单一谐振升压环节单元III连接整流环节III。

单一谐振升压环节单元II包括直流电源DC5、低压大电容C50、高压小电容C51、晶闸管T51、晶闸管T53和谐振电抗器L51；所述低压大电容C50、晶闸管T51、谐振电抗器L51和高压小电容C51依次连接；所述直流电源DC5并联在低压大电容C50两端；所述晶闸管T53并联在高压小电容C51与谐振电抗器L51两端；

整流环节II包括半波整流桥D51、平波电抗器L52、支撑电容器C52和续流二极管D52；其中半波整流桥D51、平波电抗器L52与支撑电容器C52依次连接；所述续流二极管D52并联在平波电抗器L52及支撑电容器C52两端。

单一谐振升压环节单元III包括直流电源DC7、低压大电容C70、高压小电容C71、晶闸管T71、晶闸管T73、谐振电抗器L71；低压大电容C70、晶闸管T71、谐振电抗器L71和高压小电容C71依次连接；直流电源DC7并联在低压大电容C70两端；所述晶闸管T73并联在高压小电容C71与谐振电抗器L71两端；

整流环节III包括半波整流桥D71、平波电抗器L72、支撑电容器C72和续流二极管D72；其中半波整流桥D71、平波电抗器L72与支撑电容器C72依次连接；所述续流二极管D72并联在平波电抗器L72及支撑电容器C72两端。支撑电容器C52和支撑电容器C72串联。

谐振降压环节串联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II串联；其中两个单一谐振降压结构II分别为谐振降压环节单元I和谐振降压环节单元II。

谐振降压环节单元I包括电容C60、高压小电容C61、低压大电容C62、晶闸管T61、晶闸管T62、晶闸管T63、电抗器L61、电抗器L62和负载电阻R6；所述电容C60、晶闸管T61和电抗器L61依次连接；所述晶闸管T62、电抗器L62和低压大电容C62依次连接；所述晶闸管T63并联在电容C60与晶闸管T61两端；晶闸管T63、电抗器L61和高压小电容C61依次连接；所述高压小电容C61并联在电容C60、晶闸管T61与电抗器L61两端；所述负载电阻R6并联在低压大电容C62两端；

谐振降压环节单元II包括电容C80、高压小电容C81、低压大电容C82、晶闸管T81、晶闸管T82、晶闸管T83、电抗器L81、电抗器L82和负载电阻R8；所述电容C80、晶闸管T81和电抗器L81依次连接；所述晶闸管T82、电抗器L82和低压大电容C82依次连接；所述晶闸管T83并联在电容C80与晶闸管T81两端；晶闸管T83、电抗器L81和高压小电容C81依次连接；所述高压小电容C81并联在电容C80、晶闸管T81与电抗器L81两端；所述负载电阻R8并联在低压大电容C82两端。

谐振升压环节串联结构I和谐振降压环节串联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接。

本发明提供的单极运行方式的谐振并联结构如图5所示，具体的：

谐振升压环节并联结构I包括至少两个谐振升压环节单元并联和一个整流环节IV，其中两个谐振升压环节单元分别为谐振升压环节单元IV和谐振升压环节单元V。

谐振升压环节单元IV包括直流电源DC9、低压大电容C90、高压小电容C91、晶闸管T91、晶闸管T92和谐振电抗器L91；所述低压大电容C90、晶闸管T91、谐振电抗器L91和高压小电容C91依次连接；所述直流电源DC9并联在低压大电容C90两端；所述晶闸管T93并联在高压小电容C91与谐振电抗器L91两端；

谐振升压环节单元V包括直流电源DC11、低压大电容C110、高压小电容C111、晶闸管T111、晶闸管T112和谐振电抗器L111；所述低压大电容C110、晶闸管T111、谐振电抗器L111和高压小电容C111依次连接；所述直流电源DC11并联在低压大电容C110两端；所述晶闸管T113并联在高压小电容C111与谐振电抗器L111两端。

整流环节IV包括至少两个整流二极管D91、平波电抗器L113、支撑电容器C114和续流二极管D112；每一个谐振升压环节并联结构I的谐振升压环节单元均与一个整流二极管D91阳极相连，且整流二极管D91的所有阴极相连后与平波电抗器L113以及支撑电容器C114依次连接；所述续流二极管D112并联在平波电抗器L113及支撑电容器C114两端。

谐振降压环节并联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II并联，其中两个谐振降压环节单元分别为谐振降压环节单元III和谐振降压环节单元IV。

谐振降压环节单元III电容C100、高压小电容C101、低压大电容C102、晶闸管T101、晶闸管T102、晶闸管T103、电抗器L101、电抗器L102和负载电阻R10；所述电容C100、晶闸管T101和电抗器L101依次连接；所述晶闸管T102、电抗器L102和低压大电容C102依次连接；所述晶闸管T103并联在电容C100与晶闸管T101两端；晶闸管T103、电抗器L101和高压小电容C101依次连接；所述高压小电容C101并联在电容C100、晶闸管T101与电抗器L101两端；所述负载电阻R10并联在低压大电容C102两端；

谐振降压环节单元IV电容C120、高压小电容C121、低压大电容C122、晶闸管T121、晶闸管T122、晶闸管T123、电抗器L101、电抗器L122和负载电阻R12；所述电容C120、晶闸管T121和电抗器L121依次连接；所述晶闸管T122、电抗器L122和低压大电容C122依次连接；所述晶闸管T123并联在电容C120与晶闸管T121两端；晶闸管T123、电抗器L121和高压小电容C121依次连接；所述高压小电容C121并联在电容C100、晶闸管T121与电抗器L121两端；所述负载电阻R12并联在低压大电容C122两端。

谐振升压环节并联结构I和谐振降压环节并联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接。

谐振升压环节结构的双极运行方式包括单一谐振升压结构III、谐振升压环节串联结构III和谐振升压环节并联结构III；谐振降压环节结构的双极运行方式包括单一谐振降压结构IV、谐振降压环节串联结构IV和谐振降压环节并联结构IV。

双极运行方式中的谐振升压环节结构的包括单一谐振升压结构III、谐振升压环节串联结构III和谐振升压环节并联结构III；双极运行方式中的谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构IV、谐振降压环节串联结构IV和谐振降压环节并联结构IV。

本发明提供的双极运行方式的单一谐振结构如图6所示，具体的：单一谐振升压结构III由两个单一谐振升压结构I共地连接构成；所述单一谐振降压结构IV由两个单一谐振降压结构II共地连接构成；单一谐振升压结构III和单一谐振降压结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接。

本发明提供的双极运行方式的谐振串联结构如图7所示，具体的：谐振升压环节串联结构III由两个谐振升压环节串联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节串联结构IV由串联的两个谐振降压环节串联结构II共地连接构成；谐振升压环节串联结构III和谐振降压环节串联结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接。

本发明提供的双极运行方式的谐振并联结构如图8所示，具体的：谐振升压环节并联结构III由两个谐振升压环节并联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节并联结构IV由两个谐振降压环节并联结构II共地连接构成；谐振升压环节并联结构III和谐振降压环节并联结构IV之间通过两条直流电缆或直流输电线路连接。

利用谐振环节灵活配置直流输电主电路结构，可灵活调节直流系统的输送电压和输送能量，难度较低，容易实现。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种利用谐振环节配置的直流输电主电路结构，其特征在于，所述直流输电主电路结构包括单极运行结构或双极运行结构；所述单极运行结构和双极运行结构包括谐振环节；所述谐振环节包括谐振升压环节和谐振降压环节；所述谐振升压环节与谐振降压环节通过直流电缆或直流输电线路连接；

所述谐振升压环节和整流环节连接后的结构包括单一谐振升压结构、谐振升压串联结构或谐振升压并联结构；谐振降压环节包括单一谐振降压结构、谐振串联降压结构或谐振并联降压结构；

所述单极运行结构中谐振升压环节结构包括单一谐振升压结构I、谐振升压环节串联结构I或谐振升压环节并联结构I；所述单极运行结构中谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构II、谐振降压环节串联结构II或谐振降压环节并联结构II；

所述单一谐振升压结构I包括单一谐振升压环节单元I和整流环节I；

单一谐振升压环节单元I包括低压大电容C10、高压小电容C11、晶闸管T11、晶闸管T13和谐振电抗器L11；所述低压大电容C10的一端与晶闸管T11的阳极连接，另一端与晶闸管T13的阴极连接；晶闸管T11的阴极分别与晶闸管T13的阳极和谐振电抗器L11的一端连接；谐振电抗器L11的另一端分别与高压小电容C11的一端和整流环节I中的半波整流桥D11的阳极连接；高压小电容C11的另一端分别与晶闸管T13的阴极和整流环节I中的续流二极管D12阳极连接；

整流环节I包括半波整流桥D11、平波电抗器L12、支撑电容器C12和续流二极管D12；其中半波整流桥D11的阴极分别与平波电抗器L12的一端和续流二极管D12的阴极连接；平波电抗器L12的另一端与支撑电容器C12的一端连接，平波电抗器L12的另一端还通过直流电缆或直流输电线路与单一谐振降压结构II中的晶闸管T21连接，续流二极管D12的阳极与支撑电容器C12的另一端连接；支撑电容器C12的另一端与单一谐振降压结构II中的电容C20的另一端连接；

所述谐振升压环节串联结构I包括至少两个单一谐振升压结构I串联；其中两个单一谐振升压结构I分别为单一谐振升压环节单元II连接整流环节II和单一谐振升压环节单元III连接整流环节III；

所述单一谐振升压环节单元II包括低压大电容C50、高压小电容C51、晶闸管T51、晶闸管T53和谐振电抗器L51；所述低压大电容C50的一端与晶闸管T51的阳极连接，另一端与晶闸管T53的阴极连接；晶闸管T51的阴极分别与晶闸管T53的阳极和谐振电抗器L51的一端连接；谐振电抗器L51的另一端分别与高压小电容C51的一端和整流环节II中的半波整流桥D51的阳极连接；高压小电容C51的另一端分别与晶闸管T53的阴极和续流二极管D52的阳极连接；

所述整流环节II包括半波整流桥D51、平波电抗器L52、支撑电容器C52和续流二极管D52；其中半波整流桥D51的阴极分别与平波电抗器L52的一端和续流二极管D52的阴极连接；平波电抗器L52的另一端通过直流电缆或直流输电线路与谐振降压环节单元I中晶闸管T61的阳极连接，平波电抗器L52的另一端与支撑电容器C52的另一端连接；续流二极管D52的阳极与支撑电容器C52的一端连接；支撑电容器C52的一端与整流环节III中的平波电抗器L72的另一端连接；

所述单一谐振升压环节单元III包括低压大电容C70、高压小电容C71、晶闸管T71、晶闸管T73、谐振电抗器L71；所述低压大电容C70的一端与晶闸管T71的阳极连接，另一端与晶闸管T73的阴极连接；晶闸管T71的阴极分别与晶闸管T73的阳极和谐振电抗器L71的一端连接；谐振电抗器L71的另一端分别与高压小电容C71的一端和整流环节III中的半波整流桥D71的阳极连接；高压小电容C71的另一端分别与晶闸管T73的阴极和整流环节III中的续流二极管D72的阳极连接；

所述整流环节III包括半波整流桥D71、平波电抗器L72、支撑电容器C72和续流二极管D72；其中半波整流桥D71的阴极分别与平波电抗器L72的一端和续流二极管D72的阴极连接；平波电抗器L72的另一端与支撑电容器C72的一端连接，续流二极管D72的阳极与支撑电容器C72的另一端连接；支撑电容器C72的另一端通过直流电缆或直流输电线路与谐振降压环节单元II中的电容C80的另一端连接；所述谐振升压环节并联结构I包括至少两个谐振升压环节单元并联和一个整流环节IV，其中两个谐振升压环节单元分别为谐振升压环节单元IV和谐振升压环节单元V；

所述谐振升压环节单元IV包括低压大电容C90、高压小电容C91、晶闸管T91、晶闸管T92和谐振电抗器L91；所述低压大电容C90的一端与晶闸管T91的阳极连接，另一端与晶闸管T92的阴极连接；所述晶闸管T91的阴极分别与谐振电抗器L91的一端和晶闸管T92的阳极连接；所述晶闸管T92的阴极与高压小电容C91的另一端连接；所述谐振电抗器L91的另一端分别与高压小电容C91的一端和整流环节IV中的整流二极管D91的阳极连接；高压小电容C91的另一端与谐振升压环节单元V中的低压大电容C110的另一端连接；

所述谐振升压环节单元V包括低压大电容C110、高压小电容C111、晶闸管T111、晶闸管T112和谐振电抗器L111；所述低压大电容C110的一端与晶闸管T111的阳极连接，另一端与晶闸管T112的阴极连接；所述晶闸管T111的阴极分别与谐振电抗器L111的一端和晶闸管T112的阳极连接；所述晶闸管T112的阴极与高压小电容C111的一端连接；所述谐振电抗器L111的另一端与高压小电容C111的另一端和整流环节IV中的整流二极管D111的阳极连接；高压小电容C111的一端分别与晶闸管T112的阴极和整流环节IV中的续流二极管D112的阳极连接；

所述整流环节IV包括整流二极管D91、整流二极管D111、平波电抗器L113、支撑电容器C114和续流二极管D112；所述谐振升压环节单元IV和谐振升压环节单元V分别与各自对应的整流二极管阳极相连，且整流二极管D91与整流二极管D111的阴极相连后分别与平波电抗器L113的一端和续流二极管D112的阴极连接；所述续流二极管D112的阳极与支撑电容器C114的一端连接；所述平波电抗器L113的另一端与支撑电容器C114的另一端连接，并通过直流电缆或直流输电线路分别与谐振降压环节单元III中的电容C100的一端和谐振降压环节单元IV中的电容C120的一端连接，所述支撑电容器C114的另一端通过直流电缆或直流输电线路与谐振降压环节单元IV中的电容C120的另一端连接；

所述单一谐振降压结构II包括电容C20、高压小电容C21、低压大电容C22、晶闸管T21、晶闸管T22、晶闸管T23、电抗器L21、电抗器L22和负载电阻R21；所述电容C20的一端与晶闸管T21的阳极连接，另一端和晶闸管T23的阳极连接；所述晶闸管T21的阴极分别与晶闸管T23的阴极和电抗器L21的一端连接；电抗器L21的另一端分别与晶闸管T22的阳极和高压小电容C21的一端连接；所述高压小电容C21的另一端和晶闸管T23的阳极连接；所述晶闸管T22的阴极与电抗器L22的一端连接；所述电抗器L22的另一端分别与低压大电容C22的一端和负载电阻R21的一端连接；所述低压大电容C22的另一端分别与高压小电容C21的另一端和负载电阻R21的另一端连接；

所述谐振降压环节串联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II串联；其中两个单一谐振降压结构II分别为谐振降压环节单元I和谐振降压环节单元II；

所述谐振降压环节单元I包括电容C60、高压小电容C61、低压大电容C62、晶闸管T61、晶闸管T62、晶闸管T63、电抗器L61、电抗器L62和负载电阻R6；所述电容C60的一端与晶闸管T61的阳极连接，另一端和晶闸管T63的阳极连接；所述晶闸管T61的阴极分别与电抗器L61的一端和晶闸管T63的阴极连接；所述电抗器L61的另一端分别与晶闸管T62的阳极和高压小电容C61的一端连接；所述晶闸管T62的阴极与电抗器L62的一端连接；所述电抗器L62的另一端分别低压大电容C62的一端和负载电阻R6的一端连接；所述晶闸管T63的阳极与高压小电容C61的另一端连接；高压小电容C61的另一端与低压大电容C62的另一端连接；低压大电容C62的另一端和负载电阻R6的另一端连接；

所述谐振降压环节单元II包括电容C80、高压小电容C81、低压大电容C82、晶闸管T81、晶闸管T82、晶闸管T83、电抗器L81、电抗器L82和负载电阻R8；所述电容C80的一端与晶闸管T81的阳极连接，另一端与晶闸管T83的阳极连接；所述晶闸管T81的阴极分别与电抗器L81的一端和晶闸管T83的阴极连接；所述电抗器L81的另一端分别与晶闸管T82的阳极和高压小电容C81的一端连接；所述晶闸管T82的阴极与电抗器L82的一端连接；所述电抗器L82的另一端分别与低压大电容C82的一端和负载电阻R8的一端连接；所述晶闸管T83的阳极与高压小电容C81的另一端连接；高压小电容C81的另一端与低压大电容C82的另一端连接；低压大电容C82的另一端和负载电阻R8的另一端连接；

所述谐振升压环节串联结构I和谐振降压环节串联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接；

所述谐振降压环节并联结构II包括至少两个单一谐振降压结构II并联，其中两个谐振降压环节单元分别为谐振降压环节单元III和谐振降压环节单元IV；

所述谐振降压环节单元III包括电容C100、高压小电容C101、低压大电容C102、晶闸管T101、晶闸管T102、晶闸管T103、电抗器L101、电抗器L102和负载电阻R10；所述电容C100的一端与晶闸管T101的阳极连接，另一端与晶闸管T103的阳极连接；所述晶闸管T101的阴极分别与电抗器L101的一端和晶闸管T103的阴极连接；所述电抗器L101的另一端分别与晶闸管T102的阳极和高压小电容C101的一端连接；所述晶闸管T102的阴极与电抗器L102的一端连接；所述电抗器L102的另一端分别与低压大电容C102的一端和负载电阻R10的一端连接；所述晶闸管T103的阳极与高压小电容C101的另一端连接；高压小电容C101的另一端与低压大电容C102的另一端连接；低压大电容C102的另一端和负载电阻R10的另一端连接；

所述谐振降压环节单元IV包括电容C120、高压小电容C121、低压大电容C122、晶闸管T121、晶闸管T122、晶闸管T123、电抗器L121、电抗器L122和负载电阻R12；所述电容C120的一端与晶闸管T121的阳极连接，另一端与晶闸管T123的阳极连接；所述晶闸管T121的阴极分别与电抗器L121的一端和晶闸管T123的阴极连接；所述电抗器L121的另一端分别与晶闸管T122的阳极和高压小电容C121的一端连接；所述晶闸管T122的阴极与电抗器L122的一端连接；所述电抗器L122的另一端分别低压大电容C122的一端和负载电阻R12的一端连接；所述晶闸管T123的阳极和高压小电容C121的另一端连接；高压小电容C121的另一端与低压大电容C122的另一端连接；低压大电容C122的另一端和负载电阻R12的另一端连接；

所述谐振升压环节并联结构I和谐振降压环节并联结构II之间用一条直流电缆或直流输电线路连接；

双极运行结构中的谐振升压环节结构包括单一谐振升压结构III、谐振升压环节串联结构III或谐振升压环节并联结构III；双极运行结构中的谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构IV、谐振降压环节串联结构IV或谐振降压环节并联结构IV；

所述单一谐振升压结构III由两个单一谐振升压结构I共地连接构成；所述单一谐振降压结构IV由两个单一谐振降压结构II共地连接构成；

所述单一谐振升压结构III和单一谐振降压结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接；

所述谐振升压环节串联结构III由两个谐振升压环节串联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节串联结构IV由串联的两个谐振降压环节串联结构II共地连接构成；

所述谐振升压环节串联结构III和谐振降压环节串联结构IV之间用两条直流电缆或直流输电线路连接；所述谐振升压环节并联结构III由两个谐振升压环节并联结构I共地连接构成；所述谐振降压环节并联结构IV由两个谐振降压环节并联结构II共地连接构成；

所述谐振升压环节并联结构III和谐振降压环节并联结构IV之间通过两条直流电缆或直流输电线路连接。