CN103117666A - 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 - Google Patents
基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103117666A CN103117666A CN2013100592936A CN201310059293A CN103117666A CN 103117666 A CN103117666 A CN 103117666A CN 2013100592936 A CN2013100592936 A CN 2013100592936A CN 201310059293 A CN201310059293 A CN 201310059293A CN 103117666 A CN103117666 A CN 103117666A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- valve group
- converter
- pressure valve
- flexible
- power transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明公开一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,包括换流变压器和换流阀组,其中,换流阀组由6个桥臂组成,两两桥臂一组串联构成一个相单元,连接处称为相单元中点;每个桥臂由至少一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成;所述拓扑结构包含两个前述换流阀组,分别是高压阀组和低压阀组,所述高压阀组的低电位端与低压阀组的高电位端相连并低阻接地,高压阀组和低压阀组的相单元中点分别与换流变压器的两组副边相连。此种拓扑结构在不增加桥臂子模块数量的情况下可增大直流电压等级,减小阀控设备计算容量,提高柔性直流输电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于柔性直流输电领域,特别涉及一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构。
背景技术
柔性直流输电采用电压源换流器,可以独立调节有功和无功的传输、提高交流系统的输电能力,易于构成多端直流输电系统,在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电以及交流系统互联等应用领域,具有明显的竞争力。
电压源换流器有很多种拓扑,其中模块化多电平结构因其具有输出电压谐波含量低、无需无源滤波器、开关频率低、器件损耗小、无需器件直接串联等优点,近年来得到广泛研究,并在多个工程中得到应用。图1是基于模块化多电平换流器柔性直流输电的现有拓扑结构,包括换流变压器和换流阀组等,其中,换流阀组由6个桥臂组成,两个桥臂串联构成一个相单元,连接处称为相单元中点,与换流变压器的副边绕组相连;每个桥臂由至少一个子模块和桥臂电抗器串联而成,每个子模块至少包含两个IGBT、两个二极管和一个电容,其中,二极管D1的阳极连接IGBTT1的源极,二极管D1的阴极连接IGBTT1的漏极,二极管D2的阳极连接IGBT T2的源极,二极管D2的阴极连接IGBTT2的漏极;而T1的漏极经由电容C连接T2的源极,T1的源极连接T2的漏极,且该连接点与桥臂电抗器相串联。
每个子模块的上下IGBT不可以同时导通,因此有三种运行状态:闭锁、导通与关断,如图2所示。
正常运行时子模块工作在导通或者关断状态,当工作在导通状态时,子模块端口输出电压为电容电压,工作在关断状态时子模块端口输出电压为0,因此每个子模块相当于一个受控的两电平电压源。每个桥臂由多个相互独立控制的子模块串联而成,通过选择导通子模块的数量可产生不同的电压值,因此每个桥臂都可等效为一个受控的多电平电压源。正常运行时相单元中点的电压波形为多电平阶梯波,电平数由串联子模块的数量决定,当串联子模块数量足够多的时候,相单元中点电压的谐波含量足够低,因此不需要配置或者只需要配置容量很小的滤波器。
直流电压等于每个相单元中投入的子模块的电压和,理论上可以通过增加串联子模块的数量来提高直流电压等级,然而现实中此方案会受到一次设备绝缘等级和阀控设备计算容量的限制。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其可增大直流电压等级,减小阀控设备计算容量,提高柔性直流输电系统的可靠性。
为了达成上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,包括换流变压器和换流阀组,其中,换流阀组由6个桥臂组成,两两桥臂一组串联构成一个相单元,连接处称为相单元中点;每个桥臂由至少一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成;所述拓扑结构包含两个前述换流阀组,分别是高压阀组和低压阀组,所述高压阀组的低电位端与低压阀组的高电位端相连并低阻接地,高压阀组和低压阀组的相单元中点分别与换流变压器的两组副边相连。
上述子模块包括两个IGBT、一个电容和两个二极管,所述两个二极管的阳极分别连接两个IGBT的源极,两个二极管的阴极分别连接对应IGBT的漏极;所述第一IGBT的漏极经由电容连接第二IGBT的源极,而第一IGBT的源极连接第二IGBT的漏极,并与桥臂电抗器相串联。
上述高压阀组和低压阀组都是模块化多电平结构。
上述高压阀组和低压阀组的结构相同,额定电压等级和额定电流等级相同。
上述换流变压器的两组副边电压相等,相位相差30度或者同相位。
上述换流变压器是一台三绕组变压器,或者是两台双绕组变压器。
上述换流变压器的两组副边电气隔离,且中心点高阻接地或者不接地。
上述高压阀组和低压阀组连接处为直流侧中性点,直流侧中性点低阻接地。
采用上述方案后,本发明的有益效果为:
(1)在不增加桥臂子模块数量的情况下可以增大直流电压等级;
(2)避免阀控设备计算容量的越限;
(3)双极中某一极发生故障时,可以单极运行,提高柔性直流输电系统的可靠性。
附图说明
图1是基于模块化多电平换流器的柔性直流输电的现有拓扑结构;
图2是模块化多电平换流器的子模块三种运行状态示意图;
图3是本发明中换流变压器是一台三绕组变压器的拓扑结构;
图4是本发明中换流变压器是两台双绕组变压器的拓扑结构。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例,对本发明的技术方案进行详细说明。
如图3所示,本发明一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,包括换流变压器和换流阀组,其中,换流阀组包括结构相同的高压阀组和低压阀组,每个阀组均由6个桥臂组成,两两一组串联构成一个相单元,连接处称为相单元中点;每个桥臂由至少一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成,每个子模块包含两个IGBT、一个电容和两个二极管,所述子模块的连接结构为现有技术,在此不再赘述;需要说明的是,在实际结构中,尽管有时会连接有多个桥臂电抗器,但其最终也可等效为一个桥臂电抗器,故此处概括为“一个”桥臂电抗器;子模块除了前述基本结构,还可以增加诸如晶闸管或旁路开关等辅助器件,本案尽管只介绍了基本结构,但基于包含辅助器件的子模块均为现有结构,因此也应包含在本案保护范围内。所述高压阀组的低电位端与低压阀组的高电位端相连并低阻接地,高压阀组和低压阀组的相单元中点分别与换流变压器的两组副边相连。
所述高压阀组和低压阀组都是模块化多电平结构,额定电压等级和额定电流等级相同。
所述换流变压器的两组副边电压相等,相位相差30度或者同相位,且所述换流变压器的两组副边必须电气隔离,且中心点不能是低阻接地。
所述换流变压器既可以是图4所示的一台三绕组变压器,也可以是图3所示的两台双绕组变压器。
所述高压阀组和低压阀组连接处为直流侧中性点,直流侧中性点低阻接地。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,包括换流变压器和换流阀组,其中,换流阀组由6个桥臂组成,两两桥臂一组串联构成一个相单元,连接处称为相单元中点;每个桥臂由至少一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成;其特征在于:所述拓扑结构包含两个前述换流阀组,分别是高压阀组和低压阀组,所述高压阀组的低电位端与低压阀组的高电位端相连并低阻接地,高压阀组和低压阀组的相单元中点分别与换流变压器的两组副边相连。
2.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述子模块包括两个IGBT、一个电容和两个二极管,所述两个二极管的阳极分别连接两个IGBT的源极,两个二极管的阴极分别连接对应IGBT的漏极;所述第一IGBT的漏极经由电容连接第二IGBT的源极,而第一IGBT的源极连接第二IGBT的漏极,并与桥臂电抗器相串联。
3.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述高压阀组和低压阀组都是模块化多电平结构。
4.如权利要求3所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述高压阀组和低压阀组的结构相同,额定电压等级和额定电流等级相同。
5.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述换流变压器的两组副边电压相等,相位相差30度或者同相位。
6.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述换流变压器是一台三绕组变压器,或者是两台双绕组变压器。
7.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述换流变压器的两组副边电气隔离,且中心点高阻接地或者不接地。
8.如权利要求1所述的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构,其特征在于:所述高压阀组和低压阀组连接处为直流侧中性点,直流侧中性点低阻接地。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013100592936A CN103117666A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013100592936A CN103117666A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103117666A true CN103117666A (zh) | 2013-05-22 |
Family
ID=48415958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2013100592936A Pending CN103117666A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103117666A (zh) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103762582A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 一种立体式直流-直流变换器与网间联络器 |
CN104578186A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 华中科技大学 | 一种网间联络器 |
WO2015143744A1 (zh) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 华中科技大学 | 一种多端口直流-直流自耦变压器及其应用 |
CN105048813A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-11-11 | 华中科技大学 | 一种中频直流-直流自耦变压器 |
CN105186461A (zh) * | 2015-10-31 | 2015-12-23 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 双极拓扑模块化多电平换流器的保护方法 |
CN105656336A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-06-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种降低直流侧谐波的换流器结构 |
CN105823945A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 国网福建省电力有限公司 | 一种真双极柔性直流无源逆变试验装置及试验方法 |
US9484826B2 (en) | 2014-03-25 | 2016-11-01 | Huazhong University Of Science And Technology | Multiport DC-DC autotransformer and methods for controlling and using the same |
CN106487254A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 国网智能电网研究院 | 一种基于相似判据的mmc换流阀动模系统参数设计方法 |
CN106532714A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-22 | 东北电力大学 | 多端口直流电网潮流控制器拓扑结构及控制方法 |
CN106936303A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种抑制大容量mmc子模块故障电流的桥臂电路及方法 |
CN108512440A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 换流装置和双极换流系统 |
CN111665393A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-15 | 上海交通大学 | 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置 |
US11223291B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-01-11 | Nr Electric Co., Ltd. | Bipolar bidirectional DC converter, and control method and control device therefor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101540491A (zh) * | 2009-03-06 | 2009-09-23 | 南方电网技术研究中心 | 直流融冰的主回路设置方法 |
CN101976956A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-02-16 | 梁一桥 | 一种单向功率传送的低成本直流输电系统 |
CN102231520A (zh) * | 2011-06-20 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 一种混合型直流输电系统 |
CN102938560A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-20 | 浙江大学 | 一种基于双极式结构的直流换流站 |
-
2013
- 2013-02-26 CN CN2013100592936A patent/CN103117666A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101540491A (zh) * | 2009-03-06 | 2009-09-23 | 南方电网技术研究中心 | 直流融冰的主回路设置方法 |
CN101976956A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-02-16 | 梁一桥 | 一种单向功率传送的低成本直流输电系统 |
CN102231520A (zh) * | 2011-06-20 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 一种混合型直流输电系统 |
CN102938560A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-20 | 浙江大学 | 一种基于双极式结构的直流换流站 |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015014123A1 (zh) * | 2014-01-20 | 2015-02-05 | 华中科技大学 | 一种立体式直流-直流变换器与网间联络器 |
CN103762582A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 一种立体式直流-直流变换器与网间联络器 |
CN103762582B (zh) * | 2014-01-20 | 2016-04-13 | 华中科技大学 | 一种立体式直流-直流变换器 |
US9755523B2 (en) | 2014-01-20 | 2017-09-05 | Huazhong University Of Science And Technology | Stereoscopic DC-DC converter and grid interconnector |
WO2015143744A1 (zh) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 华中科技大学 | 一种多端口直流-直流自耦变压器及其应用 |
US9484826B2 (en) | 2014-03-25 | 2016-11-01 | Huazhong University Of Science And Technology | Multiport DC-DC autotransformer and methods for controlling and using the same |
CN104578186A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 华中科技大学 | 一种网间联络器 |
CN106487254A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 国网智能电网研究院 | 一种基于相似判据的mmc换流阀动模系统参数设计方法 |
CN106487254B (zh) * | 2015-08-28 | 2019-07-09 | 国网智能电网研究院 | 一种基于相似判据的mmc换流阀动模系统参数设计方法 |
CN105048813A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-11-11 | 华中科技大学 | 一种中频直流-直流自耦变压器 |
CN105186461A (zh) * | 2015-10-31 | 2015-12-23 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 双极拓扑模块化多电平换流器的保护方法 |
CN105186461B (zh) * | 2015-10-31 | 2018-05-22 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 双极拓扑模块化多电平换流器的保护方法 |
CN105656336A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-06-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种降低直流侧谐波的换流器结构 |
CN105823945A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 国网福建省电力有限公司 | 一种真双极柔性直流无源逆变试验装置及试验方法 |
CN105823945B (zh) * | 2016-04-13 | 2018-10-23 | 国网福建省电力有限公司 | 一种真双极柔性直流无源逆变试验装置及试验方法 |
CN106532714A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-22 | 东北电力大学 | 多端口直流电网潮流控制器拓扑结构及控制方法 |
CN106532714B (zh) * | 2017-01-03 | 2019-06-11 | 东北电力大学 | 多端口直流电网潮流控制器拓扑结构及控制方法 |
CN106936303A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种抑制大容量mmc子模块故障电流的桥臂电路及方法 |
CN106936303B (zh) * | 2017-04-25 | 2020-01-17 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种抑制大容量mmc子模块故障电流的桥臂电路及方法 |
CN108512440A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 换流装置和双极换流系统 |
US11223291B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-01-11 | Nr Electric Co., Ltd. | Bipolar bidirectional DC converter, and control method and control device therefor |
CN111665393A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-15 | 上海交通大学 | 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置 |
CN111665393B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-07-13 | 上海交通大学 | 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103117666A (zh) | 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构 | |
US9948104B2 (en) | Tripolar VSC-HVDC transmission system and method | |
EP3041127A1 (en) | Submodule topology for modular multi-level converter and application thereof | |
RU2652690C2 (ru) | Модульный многоточечный вентильный преобразователь для высоких напряжений | |
CN103001242B (zh) | 一种基于模块化多电平换流器的hvdc兼upfc系统 | |
CN102893507B (zh) | Ac/dc转换器 | |
US9543842B2 (en) | Converter for transferring power between DC systems | |
EP2730016B1 (en) | High voltage dc/dc converter | |
EP3001556A1 (en) | Hybrid converter and wind power generation system | |
CN103944430B (zh) | 一种模块化多电平换流器子单元拓扑 | |
CN103487732B (zh) | 模块化多电平换流阀的阀端间交直流电压试验装置和方法 | |
CN103580521A (zh) | 一种多电平电压源换流器及其控制方法 | |
CN104269875A (zh) | 一种基于mmc模块化多电平变换器的混合储能拓扑结构 | |
CN104037733A (zh) | 一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑 | |
CN105191110A (zh) | 包括链环式变换器的电压源型变换器 | |
CN103427658A (zh) | 一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置 | |
CN106505897A (zh) | 一种具备直流故障穿越能力的低损耗mmc子模块拓扑 | |
CN105656336A (zh) | 一种降低直流侧谐波的换流器结构 | |
EP3157120B1 (en) | Modular multi-level flexible direct-current topology circuit suitable for fault ride-through | |
CN103441676A (zh) | 一种模块化的高压直流-直流变换装置 | |
CN108173447B (zh) | 配网级高频隔离型柔性直流换流器 | |
CN102013696A (zh) | 一种无变压器电感储能拓扑结构 | |
Sallam et al. | Interlinked hybrid microgrids with fault confining capability using a novel MMC topology | |
CN104934948B (zh) | 升压型直流自耦变压器的直流故障清除方法 | |
CN102983586A (zh) | 一种基于三电平电压源换流器的hvdc兼upfc系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130522 |