CN112803409B - 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统 - Google Patents

一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112803409B
CN112803409B CN202110310502.4A CN202110310502A CN112803409B CN 112803409 B CN112803409 B CN 112803409B CN 202110310502 A CN202110310502 A CN 202110310502A CN 112803409 B CN112803409 B CN 112803409B
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
alternating current
bus
loop
current
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.)
Active
Application number
CN202110310502.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112803409A (zh
Inventor
李俊林
王晓聪
韩捷
刘晓
张晏玉
张旭
张迎晓
林劝立
段宜廷
仇书山
官志涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110310502.4A priority Critical patent/CN112803409B/zh
Publication of CN112803409A publication Critical patent/CN112803409A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112803409B publication Critical patent/CN112803409B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H02J3/0073—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source when the main path fails, e.g. transformers, busbars
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
    • H02J3/1814—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators wherein al least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. unified power flow controllers [UPFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明提供一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统，包括：每个交流母线连接交流合环断路器、交直流变换模块以及公用直流母线；每个直流母线连接直流合环断路器和公用直流母线；交流合环断路器作为交流合环点，直流合环断路器作为直流合环点；公用直流母线辅助实现交流变电站和直流电源之间的合环；交直流变换模块实现交流母线向公用直流母线整流和公用直流母线向交流母线逆变，使得交流合环点两侧电压满足合环需求；交流补偿模块连接公用直流母线和每个交流合环点的交流母线侧，补偿每个交流合环点交流母线侧的电压，使得交流合环点两侧电压差满足合环需要，以对交流合环点进行无缝合环转电。本发明保证交直流混合电网的供电可靠性。

Description

一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统
技术领域
本发明属于交直流混合电网输电领域，更具体地，涉及一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统。
背景技术
近年来高压直流输电技术逐渐成熟，并且己广泛应用于电力系统中。与交流输电对比而言，直流输电技术具有低成本、低损耗、远距离输电、无需同步运行、实现非同步互联等优点，可以作为实现大容量、远距离、跨区输电、新能源接入、电网互联的主要方式。随着直流驱动的负载比重越来越大，分布式新能源的高密度接入，电动汽车的大规模推广，以及电力储能系统的逐步推广应用，低压直流配电技术逐渐受到国内外的广泛关注。
直流配电网中直流负荷可以直接由直流母线供电，而交流负荷需要经过逆变设备后供电，如果负荷中直流负荷比例较大，直流配电将会有较大优势。直流配电网线损小、可靠性高、接纳分布式电源能力强。
在直流配电系统发展的过程中，会存在配电系统中同时存在直流系统和交流系统的情况，在交直流混合电网中，当直流电源或者交流变电站需要检修时，为了保证供电可靠性，必须采用不停电的合环转供电模式。现有的合环转供电技术只针对交流电网，而不能适用于交直流混合电网中的合环转供电。在交直流混合电网中，不停电合环转供电技术可能存在几个突出的问题：
a)合环存在冲击电流，会对电力系统造成不良影响；
b)合环电流计算结果严重依赖于配电网等值阻抗模型的准确性；
c)交流和直流系统之间无法直接进行合环转供电操作；
d)合环转供电操作需要风险评估和预控措施以保证系统安全；
e)对交流和直流系统之间的合环转供电操作要求较高。
特别是直流系统的合环转供电和交流系统不尽相同，技术上和结构上都存在差异，目前缺少一种适用于交直流混合电网的无缝合环转供电技术。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统，旨在解决目前缺少一种适用于交直流混合电网的无缝合环转供电技术的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统，所述交直流混合电网包括：至少一个交流变电站和至少一个直流电源，每个交流变电站包括对应的交流母线，每个直流电源包括对应的直流母线；包括：交直流变换模块、公用直流母线以及交流补偿模块；
每个交流母线依次连接一个交流合环断路器、所述交直流变换模块以及公用直流母线；每个直流母线依次连接一个直流合环断路器和所述公用直流母线；每个交流合环断路器作为一个交流合环点，每个直流合环断路器作为一个直流合环点；
所述公用直流母线用于辅助实现交流变电站和直流电源之间的合环操作；
所述交直流变换模块用于实现交流母线向公用直流母线的整流和公用直流母线向交流母线的逆变，以使得交流合环点两侧的电压差满足合环需求；
所述交流补偿模块连接公用直流母线和每个交流合环点的交流母线侧，当交直流变换模块不能将交流合环点两侧电压差调整至满足合环需求时，用于补偿每个交流合环点交流母线侧的电压，辅助使得交流合环点两侧电压差满足合环需要，以对所述交流合环点进行交流变电站和直流电源之间的无缝合环转电操作。
在一个可选的示例中，当所述交直流混合电网包括：至少两个直流电源时，所述系统还包括：DAB变换器；
所述DAB变换器用于将各个直流母线与所述公用直流母线连接，并补偿各个直流母线与公用直流母线之间的压差，以实现不同直流电源之间的合环操作；
所述公用直流母线还用于辅助实现不同直流电源之间的合环操作；所述交直流变换模块用于实现交流母线向公用直流母线的整流和公用直流母线向交流母线的逆变，以使得需要进行转电的两个直流电源对应的直流合环点两侧的电压差满足合环需求，以实现不同直流电源之间的无缝合环转电操作。
其中，交直流变换模块、DAB变换器以及交流补偿模块即组成模块化变流器。
在一个可选的示例中，所述交直流变换模块为三相整流逆变装置，包括：六只开关管和变压器；
所述六只开关管中三只开关管的一端组成共阴极组，另一端分别与另外三个开关管的一端串联，另外三只开关管的另一端组成共阳极组；
所述变压器采用Dy联结；
所述交流母线连接所述变压器的一侧，所述变压器的另一侧连接上述开关管的串联点，所述共阴极组中开关管的阴极和共阳极组中开关管的阳极分别连接公用直流母线的两端。
在一个可选的示例中，当交流变电站侧需要检修时，直流母线可通过直流合环断路器、公用直流母线以及交直流变换模块对交流变电站的负荷进行供电；当直流电源需要检修时，交流母线可通过交流合环断路器、交直流变换模块以及公用直流母线对直流电源的负荷进行供电。
在一个可选的示例中，所述交流补偿模块由DC/AC交直流变换单元和变压器串联组成；
所述DC/AC交直流变换单元的直流输入侧连接公用直流母线，交流输出侧连接交流合环点的一侧；所述交流合环点的另一侧连接变压器的一侧，变压器的另一侧连接交流母线；
当交流变电站需要检修时，公用直流母线通过交直流变换模块让交流合环点两侧电压的幅值相位一致，以进行合环转供电操作；
若交流合环点两侧电压差达不到合环需求时，需要DC/AC交直流变换单元在公用直流母线上取电，经过串联耦合所述变压器，补偿交流合环点交流母线侧电压的幅值和相位，经过补偿后的交流合环点两侧电压差达到合环需求后，进行合环操作，闭合所述交流合环点，稳定后退出交流补偿模块，此时交流变电站侧的负载由交流变电站和公用直流母线同时供电；调整交直流变换模块输出电压的幅值和相位，以将交流变电站侧负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时交流变电站侧负载由公用直流母线单独供电，可停电检修交流变电站，完成交流变电站和直流电源之间的无缝合环转电操作。
在一个可选的示例中，当直流电源需要检修时，闭合交流合环点，使得交流母线通过交直流变换模块向公用直流母线充电，调整交直流变换模块输出侧电压的幅值，使需要检修的直流电源侧的直流合环点两侧的电压一致，以进行合环操作，闭合该直流合环点，此时需检修侧直流电源的负载由直流电源和公用直流母线同时供电，调整交直流变换模块的输出电压，将需检修侧直流电源负载需检修侧直流电源负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时需检修侧直流电源负载由公用直流母线单独供电，可对需检修的直流电源停电检修，完成直流电源和交流变换站之间的无缝合环转供电操作。
在一个可选的示例中，所述DAB变换器包括：输入全桥变换器、输出全桥变换器、中高频变压器、第一直流电容、第二直流电容以及辅助电感；
所述直流母线与第一直流电容并联，且第一直流电容与输入全桥变换器的输入端连接，输入全桥变换器的输出端连接辅助电感和中高频变压器的一端，中高频变压器的另一端连接输出全桥变换器的输入端，输出全桥变换器的输出端与第二直流电容和公用直流母线并联。
在一个可选的示例中，当一个直流电源需要检修时，闭合另一个直流电源连接的直流合环断路器，使得另一个直流电源向DAB变换器和公用直流母线充电，调整DAB变换器输出侧的电压以使得需要检修的直流电源侧的直流合环点两侧的电压差满足合环需求；
在满足合环需求时，将需要检修的直流电源侧的直流合环点闭合，使得需要检修的直流电源侧的负载由需要检修的直流电源和公用直流母线共同供电；
调整DAB变换器输出侧的电压，将所述负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时负载由所述另一个直流电源经过公用直流母线单独供电，流过需要检修直流电源的电流为零，可停电检修待检修的直流电源，完成两个直流电源之间的无缝合环转供电操作。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供了一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统，通过模块化装置改变系统中合环点两端交流电压的幅值、相位、频率以及合环点两端直流电压的幅值，公用直流母线经过交直流变换模块与交流母线相连，通过断路器和直流母线相连，通过交直流变换模块实现直流系统和交流系统间的合环转供电，并通过DAB变换器与交流补偿模块，保证合环点两侧电压瞬时值小于预设值时闭合断路器。此时在DAB变换器、交直流变换模块和补偿模块的协同作用下，合环过程中的冲击电流很小，几乎可以忽略。通过基于模块化变流器的交直流混合电网的合环转供电系统，可以实现直流配网和交流配网相互配合相互支持，从而实现直流负荷馈线与交流负荷馈线无缝合环转供电。本发明解决了交流系统合环存在电压幅值相位频率差以及直流系统合环存在电压幅值差导致合环存在不稳定因素的问题，避免了冲击电流的产生，保证了对重要负荷供电的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的交直流混合电网合环转供电系统连接示意图；
图2为本发明实施例提供的交直流变换模块的原理图；
图3为本发明实施例提供的DAB变换器原理图；
图4为本发明实施例提供的交流补偿模块原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转供电的系统，该系统包括：DAB变换器、交直流变换模块、交流补偿模块、公用直流母线以及交流变电站A/直流电源B/直流电源C。交直流变换模块为三相整流逆变装置，由六只IGBT组成，三相整流变压器一般采用Dy联结；DAB变换器含两个全桥变换器、两组直流电容、一个辅助电感和一个高频变压器；公用直流母线实现不同变换器模块以及交直流系统的互联，实现无缝合环转供电操作；交流补偿模块采用DC/AC+串联耦合变压器补偿交流侧电压。
本发明还公开了一种交直流混合电网合环转供电的方法，包括交直流系统中不同电站公用一条直流母线进行无缝合环转供电操作，本系统通过模块化合环转供电装置相互配合，实现交直流混合电网中交-直、直-直系统的合环转供电，可以保证在检修时不停电，安全性高，可靠性强。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转供电的系统及方法，以保证交直流混合电网的供电可靠性。
具体地，本发明提供的一种基于模块化变流器装置的合环转供电系统，用于交直流混合电网中的合环转供电，包括：交直流变换模块、DAB变换器、公用直流母线、交流补偿模块以及电压采样装置。所述交直流变换模块连接交流母线和公用直流母线，所述交直流变换模块作用为联系公用直流母线和交流母线，实现交流母线向公用直流母线的整流以及公用直流母线向交流母线的逆变，保证合环点两侧直流电压的幅值或交流电压的幅值、相角及频率相等，从而顺利实现无缝合环转供电操作；所述DAB变换器连接直流母线和公用直流母线，所述DAB变换器含两个全桥变换器、两组直流电容、一个辅助电感和一个高频变压器，作用为补偿直流母线2和直流母线3之间的压差，保证合环点两侧直流电压幅值相等，从而顺利实现无缝合环转供电操作。
其中，每个交流母线依次连接一个交流合环断路器、交直流变换模块以及公用直流母线；每个直流母线依次连接一个直流合环断路器和公用直流母线；每个交流合环断路器作为一个交流合环点，每个直流合环断路器作为一个直流合环点。
进一步的，所述交流补偿模块：由于交流配电系统和直流配电系统的电压等级有差异，在有些情况下，所述交直流变换模块不能将合环点两侧的电压瞬时值之差调整至满足合环要求时，需引入交流补偿模块，所述交流补偿模块连接公用直流母线和合环点1(交流合环点)的交流母线侧，通过DC/AC装置和串联耦合变压器配合，补偿合环点1交流母线侧的电压的幅值和相位，当合环点1两侧电压瞬时值之差小于预设值时，进行合环操作，并退出交流补偿模块以及串联耦合变压器。
本发明包括交直流混合电网合环转供电的系统。如图1所示，该系统包括交流变电站A，直流电源B和直流电源C。交流变电站A/直流电源B/直流电源C都包括母线、馈线以及负载，并且都连接公用直流母线，其中交流变电站A通过交直流变换模块与合环断路器BK1连接公用直流母线，直流电源B和C通过断路器BK2和BK3连接公用直流母线，通过公用直流母线，实现A、B、C三站之间的合环操作。
如图1所示，直流母线和公用直流母线之间，交流母线和公用直流母线之间，直流母线和公用直流母线之间，交流补偿模块均设置有断路器。同时，合环点1/合环点2/合环点3两侧均装有电压采样装置，与DAB变换器、交直流变换模块以及交流补偿模块存在通信连接。其中，BK1作为交流合环点，BK2和BK3作为直流合环点，可分别记为：合环点1、合环点2以及合环点3。
如图1所示，负载L1直接和交流母线1相连，也通过合环断路器BK1以及交直流变换模块与公用直流母线相连；负载L2直接和直流母线2相连，也通过合环断路器BK2与公用直流母线相连；负载L3直接和直流母线3相连，也通过合环断路器BK3与公用直流母线相连。合环点两侧均设有电压采样装置，和各个模块存在通信连接，负责收集、分析合环点两端的电压数据。该系统具体装置包括示交直流变换模块、DAB变换器以及交流补偿模块，分别如图2-图4所示。
如图2所示交直流变换模块为三相整流逆变装置，属于本合环转供电装置的整流逆变模块，一端连接公用直流母线，一端通过断路器BK1连接交流母线1，所述交直流变换模块包括：六只IGBT，包含由S1、S3、S5组成的共阴极组以及S2、S6、S4构成的共阳极组，变压器一般采用Dy联结。交直流变换模块的输入侧和输出侧可以根据实际需要相互转换，实现能量双向流动。当交流侧需要检修，直流母线2/直流母线3可通过断路器BK2/断路器BK3以及公用直流母线和交直流变换模块对交流侧负荷进行供电；当直流侧需要检修，交流母线可通过断路器BK1、交直流变换模块和公用直流母线对直流侧负荷进行供电。
如图3所示DAB变换器主要有输入全桥变换器和输出全桥变换器及中高频变压器组成，还包含两组直流电容和一个辅助电感。在DAB变换器工作过程中，两侧H1和H2桥的开关频率相同，两侧全桥的对角开关管轮流导通，导通角为180°，两侧全桥逆变输出电压uh1和uh2便是占空比50％的方波电压。通过控制方波之间的相角，就可以控制输出电压的大小和相位，进而控制功率的大小和流向。DAB变换器的输入侧连接公用直流母线，输出侧连接直流母线2和直流母线3。DAB变换器连接直流母线2、直流母线3和公用直流母线，调整ΔU的大小，以满足直流系统之间合环转供电的电压幅值的要求。
如图4所示为交流补偿模块，由DC/AC交直流变换单元以及串联变压器组成，DC/AC交直流变换单元包含由S1、S3、S5组成的共阴极组以及S2、S6、S4构成的共阳极组，在工作过程中实际上是逆变电路。当交流变电站需要检修，交流侧的负荷需要直流母线来供电时，一般情况下，公用直流母线通过DC/AC交直流变换单元可以让电压的幅值相位和交流侧一致，可以直接进行合环转供电操作。在很少的情况下，合环点1两侧的电压瞬时值之差达不到合环要求，需要DC/AC交直流变换模块元在公用直流母线上取电，经过串联耦合变压器，补偿合环点1交流侧的电压幅值和相位，经过补偿后的电压满足合环要求后，进行合环操作，稳定后断开BK4，闭合BK5，退出交流补偿模块。
本系统无缝合环转供电操作流程：
实施例1
交流变电站A需要检修时，闭合断路器BK2(或BK3)，直流母线2(或直流母线3)给公用直流母线和交直流变换模块充电。调整交直流变换模块输出侧电压的幅值、相位和频率，使其和交流母线1的电压幅值相位频率一致，此时可以进行合环转供电操作。
在很少的情况下，当合环点1两侧电压幅值相位无法满足合环条件，断开断路器BK5，闭合断路器BK4，引入交流补偿模块补偿合环点1两侧电压幅值相位，当合环点1两侧的电压幅值相位频率满足合环条件时，闭合断路器BK1，稳定后撤出交流补偿模块，闭合断路器BK5，断开断路器BK4。此时负载L1由交流变电站A和公用直流母线同时供电。
调整交直流变换模块的输出电压幅值和相位，把负载L1的电流全部转移至公用直流母线侧，此时负载L1由共用直流母线单独供电，此时流过断路器BK8的电流为零，断开断路器BK8，可停电检修交流变电站A，完成无缝合环转供电操作。
实施例2
直流电源B需要检修时，闭合断路器BK1，交流母线通过交直流变换模块向公用直流母线充电。调整交直流变换模块输出侧整流电压的幅值，使合环点2两侧的电压一致，此时可以进行合环转供电操作。
闭合断路器BK2，此时负载L2由直流电源B和公用直流母线同时供电，调整交直流变换模块输出电压，将负载L2的电流全部转移至公用直流母线侧，此时L2由公用直流母线单独供电，流过BK6的电流为零，断开BK6，可停电检修直流电源B，完成无缝合环转供电操作。
实施例3
当直流电源B需要检修时，闭合断路器BK3，直流母线3向公用直流母线和DAB变换器充电。调整DAB变换器输出侧的电压以改变断路器BK2两侧的电压差ΔU使之满足合环转供电的条件。
当ΔU满足合环转供电条件时，闭合BK2，此时负载L2由直流电源B和公用直流母线同时供电。
调整DAB变换器输出的电压幅值，把负载L2的电流全部转移至公用直流母线侧，此时负载L2由直流电源C经过公用直流母线单独供电，流过BK6的电流为零，断开BK6，可停电检修直流电源B，完成无缝合环转供电操作。
本发明通过交直流变换模块改变交流电压的幅值、相位和频率以及直流电压的幅值，保证交直流系统间的互相供电；通过DAB变换器、交流补偿模块补偿合环点两侧的电压，保证合环点两侧电压满足合环条件，从而避免合环时冲击电流的产生。公用直流母线经过合环断路器和不同母线相连，实现不同类型系统之间的无缝合环转供电操作。解决了不同类型电网的合环操作因电压不同而产生较大冲击电流问题，保证了交直流混合电网中合环转供电的安全性和可靠性，保障重要用户的供电需求，提高了电能质量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统，所述交直流混合电网包括：至少一个交流变电站和至少一个直流电源，每个交流变电站包括对应的交流母线，每个直流电源包括对应的直流母线；其特征在于，包括：交直流变换模块、公用直流母线以及交流补偿模块；
每个交流母线依次连接一个交流合环断路器、所述交直流变换模块以及公用直流母线；每个直流母线依次连接一个直流合环断路器和所述公用直流母线；每个交流合环断路器作为一个交流合环点，每个直流合环断路器作为一个直流合环点；
所述公用直流母线用于辅助实现交流变电站和直流电源之间的合环操作；
所述交直流变换模块用于实现交流母线向公用直流母线的整流和公用直流母线向交流母线的逆变，以使得交流合环点两侧的电压差满足合环需求；
所述交流补偿模块连接公用直流母线和每个交流合环点的交流母线侧，当交直流变换模块不能将交流合环点两侧电压差调整至满足合环需求时，用于补偿每个交流合环点交流母线侧的电压，辅助使得交流合环点两侧电压差满足合环需要，以对所述交流合环点进行交流变电站和直流电源之间的无缝合环转电操作；
当所述交直流混合电网包括：至少两个直流电源时，所述系统还包括：DAB变换器；所述DAB变换器用于将各个直流母线与所述公用直流母线连接，并补偿各个直流母线与公用直流母线之间的压差，以实现不同直流电源之间的合环操作；
所述公用直流母线还用于辅助实现不同直流电源之间的合环操作；所述交直流变换模块用于实现交流母线向公用直流母线的整流和公用直流母线向交流母线的逆变，以使得需要进行转电的两个直流电源对应的直流合环点两侧的电压差满足合环需求，以实现不同直流电源之间的无缝合环转电操作。
2.根据权利要求1所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，所述交直流变换模块为三相整流逆变装置，包括：六只开关管和变压器；
所述六只开关管中三只开关管的一端组成共阴极组，另一端分别与另外三个开关管的一端串联，另外三只开关管的另一端组成共阳极组；
所述变压器采用Dy联结；
所述交流母线连接所述变压器的一侧，所述变压器的另一侧连接上述开关管的串联点，所述共阴极组中开关管的阴极和共阳极组中开关管的阳极分别连接公用直流母线的两端。
3.根据权利要求1或2所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，当交流变电站侧需要检修时，直流母线可通过直流合环断路器、公用直流母线以及交直流变换模块对交流变电站的负荷进行供电；当直流电源需要检修时，交流母线可通过交流合环断路器、交直流变换模块以及公用直流母线对直流电源的负荷进行供电。
4.根据权利要求3所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，所述交流补偿模块由DC/AC交直流变换单元和变压器串联组成；
所述DC/AC交直流变换单元的直流输入侧连接公用直流母线，交流输出侧连接交流合环点的一侧；所述交流合环点的另一侧连接变压器的一侧，变压器的另一侧连接交流母线；
当交流变电站需要检修时，公用直流母线通过交直流变换模块让交流合环点两侧电压的幅值相位一致，以进行合环转供电操作；
若交流合环点两侧电压差达不到合环需求时，需要DC/AC交直流变换单元在公用直流母线上取电，经过串联耦合所述变压器，补偿交流合环点交流母线侧电压的幅值和相位，经过补偿后的交流合环点两侧电压差达到合环需求后，进行合环操作，闭合所述交流合环点，稳定后退出交流补偿模块，此时交流变电站侧的负载由交流变电站和公用直流母线同时供电；调整交直流变换模块输出电压的幅值和相位，以将交流变电站侧负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时交流变电站侧负载由公用直流母线单独供电，可停电检修交流变电站，完成交流变电站和直流电源之间的无缝合环转电操作。
5.根据权利要求4所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，当直流电源需要检修时，闭合交流合环点，使得交流母线通过交直流变换模块向公用直流母线充电，调整交直流变换模块输出侧电压的幅值，使需要检修的直流电源侧的直流合环点两侧的电压一致，以进行合环操作，闭合该直流合环点，此时需检修侧直流电源的负载由直流电源和公用直流母线同时供电，调整交直流变换模块的输出电压，将需检修侧直流电源负载需检修侧直流电源负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时需检修侧直流电源负载由公用直流母线单独供电，可对需检修的直流电源停电检修，完成直流电源和交流变换站之间的无缝合环转供电操作。
6.根据权利要求1所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，所述DAB变换器包括：输入全桥变换器、输出全桥变换器、中高频变压器、第一直流电容、第二直流电容以及辅助电感；
所述直流母线与第一直流电容并联，且第一直流电容与输入全桥变换器的输入端连接，输入全桥变换器的输出端连接辅助电感和中高频变压器的一端，中高频变压器的另一端连接输出全桥变换器的输入端，输出全桥变换器的输出端与第二直流电容和公用直流母线并联。
7.根据权利要求6所述的交直流混合电网合环转电系统，其特征在于，当一个直流电源需要检修时，闭合另一个直流电源连接的直流合环断路器，使得另一个直流电源向DAB变换器和公用直流母线充电，调整DAB变换器输出侧的电压以使得需要检修的直流电源侧的直流合环点两侧的电压差满足合环需求；
在满足合环需求时，将需要检修的直流电源侧的直流合环点闭合，使得需要检修的直流电源侧的负载由需要检修的直流电源和公用直流母线共同供电；
调整DAB变换器输出侧的电压，将所述负载的电流全部转移至公用直流母线侧，此时负载由所述另一个直流电源经过公用直流母线单独供电，流过需要检修直流电源的电流为零，可停电检修待检修的直流电源，完成两个直流电源之间的无缝合环转供电操作。
CN202110310502.4A 2021-03-23 2021-03-23 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统 Active CN112803409B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110310502.4A CN112803409B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110310502.4A CN112803409B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112803409A CN112803409A (zh) 2021-05-14
CN112803409B true CN112803409B (zh) 2023-04-28

Family

ID=75815696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110310502.4A Active CN112803409B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112803409B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394831A (zh) * 2017-08-29 2017-11-24 国家电网公司 一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104600807B (zh) * 2015-02-02 2017-01-18 北京四方继保自动化股份有限公司 基于交直流双母线的电动车充电站系统
CN105846466B (zh) * 2016-05-15 2019-02-26 东北电力大学 基于dab变换器的多端输入光伏并网系统功率平衡控制策略
CN106849172B (zh) * 2017-03-22 2019-09-10 东南大学 光储交直流微网中的并离网无缝切换策略
CN108054782A (zh) * 2018-01-08 2018-05-18 三峡大学 一种适用于大功率风/光电消纳的交直流混合微电网组网系统
CN111293891B (zh) * 2020-01-13 2021-03-19 北京理工大学 双有源桥变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法
CN112366714B (zh) * 2020-11-30 2023-11-17 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种用于调节压差角差的配电网合环调电装置及方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394831A (zh) * 2017-08-29 2017-11-24 国家电网公司 一种港口交直流混联配电网及其综合调度管控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112803409A (zh) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102630369B (zh) 电力转换装置
CN103895534B (zh) 基于模块化多电平换流器的双流制牵引供电系统
US20220348096A1 (en) Systems, apparatus and methods for electric vehicle charging via a power conversion system
CN110729909B (zh) 一种多端口铁路功率调节器系统及其综合控制方法
CN111900884A (zh) 一种直流配网的电力电子变压设备及其控制方法
CN102222921A (zh) 基于电容箝位式的三电平铁路功率调节器
CN102810870A (zh) 电磁混合式高速铁路多站点电能质量协同补偿装置及方法
CN109950969A (zh) 一种基于光伏备用的变电站直流系统应急电源
CN115085241B (zh) 一种交流直接并网型电池储能系统的功率变换方法
CN112383229A (zh) 多端口电力电子变压器拓扑结构及其交直流微电网系统
CN111049147A (zh) 一种混合补偿型线路间功率转移装置及其控制方法
CN209963762U (zh) 一种多端口电力电子交流变压器系统
CN108199422A (zh) 一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换系统
CN114498718A (zh) 一种柔性牵引变电所及其控制方法
CN108599161B (zh) 一种贯通式牵引供电系统
CN213585598U (zh) 多端口电力电子变压器拓扑结构及其交直流微电网系统
CN209982353U (zh) 一种贯通同相供电系统交直交变电所的无工频变压器结构
CN112803409B (zh) 一种基于模块化变流器的交直流混合电网合环转电系统
Lu et al. A highly compact transformerless universal power-flow and quality control as well as soft open point circuit
Lu et al. Highly compact transformerless universal power-flow and quality control circuit
CN113675893B (zh) 一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法
Chong et al. A Power Conversion System For Large-Scale Reversible SOFC Energy Storage System
CN211456702U (zh) 一种混合补偿型线路间功率转移装置
CN209488257U (zh) 一种基于光伏备用的变电站直流系统应急电源
CN110994605A (zh) 一种交直流微网系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant