CN116093946A - 柔性交流可控互联装置及启动控制方法 - Google Patents
柔性交流可控互联装置及启动控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116093946A CN116093946A CN202310019374.7A CN202310019374A CN116093946A CN 116093946 A CN116093946 A CN 116093946A CN 202310019374 A CN202310019374 A CN 202310019374A CN 116093946 A CN116093946 A CN 116093946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bridge circuit
- power
- full
- alternating current
- phase
- 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
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
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
- H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
-
- 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
- H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
-
- 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
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- 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
本申请提供一种柔性交流可控互联装置及启动控制方法。包括三相互联换流链和供能单元,每相互联换流链包括N个功率平衡子模块、M个第一类全桥子模块和电抗器:功率平衡子模块包括第二全桥电路、第二直流电容和第一桥式电路;第一类全桥子模块包括第一直流电容和第一全桥电路,第一全桥电路的直流端与第一直流电容并联;每相互联换流链的第一桥式电路的交流端连接供能单元,使得供能单元与每相互联换流链的功率平衡子模块进行功率交互;在M大于0的情况下,每相互联换流链的第二全桥电路的交流端、第一全桥电路的交流端与电抗器串联连接形成串联支路;串联支路的一端连接第一交流电网,另一端连接第二交流电网。
Description
技术领域
本申请涉及交流输电技术领域,具体而言,涉及一种柔性交流可控互联装置及启动控制方法。
背景技术
随着用户对电能质量、用电需求和供电可靠性等要求的不断提高,使用电力系统来进行供电的合环运行方式越来越普遍。
电力系统的合环运行方式是基于双路电源的供电方式,将线路、变压器或断路器连接构成的网络闭合运行方式,电网合环运行的好处是电网之间可以相互送电互相支援,互相调剂,互为备用;这样既可以提高电网或供电的可靠性,又可以保证重要负荷的用电。但是合环运行的条件较为苛刻,需要两路电源的电压幅值、相位基本一致,合环后才不会引起环网内各元件的过载;但是在实际系统中,受系统阻抗分布或者变压器接线组别的影响,两路电源实际存在幅值和相角差,两路电源直接互联会产生过电流。
现有技术中已有利用电力电子变流器实现柔性互联的方案,如采用AC-DC-AC的交直交变流器将两路电源的交流母线连接起来,背靠背的两个变流器中间有直流隔离,交流侧分别调节交流电压幅值和相位,可以实现柔性互联,但是这种方案的成本较高,需要整流和逆变两套背靠背的全功率变流器,并联型柔性互联方案性价比不高。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了解决上述问题,本申请提出一种柔性交流可控互联装置及启动控制方法。
根据本申请的第一方面,提出一种柔性交流可控互联装置,包括三相互联换流链和供能单元,每相互联换流链包括N个功率平衡子模块、M个第一类全桥子模块和电抗器,N为大于等于1的整数,M为大于等于0的整数,其中:
所述功率平衡子模块包括第二全桥电路、第二直流电容和第一桥式电路,所述第二全桥电路的直流端、所述第二直流电容以及所述第一桥式电路的直流端并联;
所述第一类全桥子模块包括第一直流电容和第一全桥电路,所述第一全桥电路的直流端与所述第一直流电容并联;
每相互联换流链的第一桥式电路的交流端连接所述供能单元,使得所述供能单元与每相互联换流链的功率平衡子模块进行功率交互;
在M为0的情况下,每相互联换流链的第二全桥电路的交流端与所述电抗器串联连接形成串联支路;
在M大于0的情况下,每相互联换流链的第二全桥电路的交流端、第一全桥电路的交流端与所述电抗器串联连接形成串联支路;
串联支路的一端连接第一交流电网,另一端连接第二交流电网。
根据一些实施例,所述供能单元包括至少一个多绕组变压器,所述多绕组变压器的原边连接交流电源,所述多绕组变压器的副边与每相互联换流链的第一桥式电路的交流端连接;所述多绕组变压器的副边数量的总和为3N。
根据一些实施例,所述供能单元包括3N个隔离变换单元,各隔离变换单元分别连接一个功率平衡子模块,所述各隔离变换单元包括高频变压器、第二桥式电路和第三直流电容,所述高频变压器的原边连接第一桥式电路的交流端,副边连接所述第二桥式电路的交流端,所述第二桥式电路的直流端并联所述第三直流电容。
根据一些实施例,所述供能单元包括至少一个低压直流电源,各低压直流电源包括降压变压器和整流桥,所述各低压直流电源的降压变压器的原边连接交流电源,副边连接整流桥的交流输入端,整流桥的直流输出端并联连接所述各隔离变换单元的第三直流电容。
根据一些实施例,所述供能单元还包括三相供能换流链,每相供能换流链包括N个第三全桥电路;
所述三相供能换流链以星型方式或角型方式与交流电源连接。
根据一些实施例,每相供能换流链还包括一个或多个第二类全桥子模块:
所述第二类全桥子模块包括第四直流电容和第四全桥电路,所述第四直流电容与所述第四全桥电路的直流端并联连接;
所述每相供能换流链的第三全桥电路的交流端和第四全桥电路的交流端串联连接;
各第三全桥电路的直流端分别与一个隔离变换单元的第三直流电容连接。
根据一些实施例,所述交流电源为所述第一交流电网或/和所述第二交流电网,或第三交流电网;连接方式包括直接连接或经过交流开关连接和/或经过隔离变压器连接。
根据一些实施例,在所述供能单元同时与所述第一交流电网和所述第二交流电网连接的情况下,需分别经过交流开关连接,与所述第一交流电网连接的第一交流开关和与所述第二交流电网连接的第二交流开关不允许同时闭合;
所述第一交流开关和所述第二交流开关串联一个启动单元后与所述供能单元连接,所述启动单元包括并联连接的启动电阻与启动开关。
根据一些实施例,所述第一桥式电路包括单相全桥电路或三相半桥电路。
根据一些实施例,所述柔性交流可控互联装置还包括过电压保护装置,并联于每相互联换流链的第一类全桥子模块与功率平衡子模块串联支路的两端,和/或串联于任一端与地之间。
根据一些实施例,所述第一桥式电路和第二桥式电路的额定功率相等,所述第一桥式电路和所述第二桥式电路的功率半导体器件采用高频调制,所述功率半导体器件的开关频率大于等于5kHz。
根据一些实施例,所述柔性交流可控互联装置还包括控制单元,用于检测所述柔性交流可控互联装置的电压和电流,并控制功率半导体器件的开通关断。
根据本申请的第二方面,提出一种用于如第一方面中任一项所述的柔性交流可控互联装置的启动控制方法,其特征在于,所述启动控制方法包括:
启动所述供电单元,使得所述隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于第一启动门槛值;
在所述隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于启动门槛值的情况下,所述隔离变换单元中的功率半导体器件解锁运行,控制所述功率平衡子模块的第二全桥电路输出交流电压,使得所述第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值;
在所述第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值的情况下,所述第一类全桥子模块中的功率半导体器件解锁运行。
根据一些实施例,在所述柔性交流可控互联装置连接于两个交流电网之间,所述供能单元为三相供能换流链的情况下,所述启动供电单元,包括:
在与所述三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在所述供电单元启动时,带电的交流电网直接为第二类全桥子模块以及第三全桥电路中的第三直流电容充电;
在未与所述三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在所述供电单元启动时,带电的交流电网同时为功率平衡子模块的第二直流电容、第一类全桥子模块第一直流电容、第二类全桥子模块的第四直流电容以及第三全桥电路充电。
本申请提出一种柔性交流可控互联装置及启动控制方法,其中,柔性交流可控互联装置连接在两个交流电源之间,两路电源的上端来源于相同区域或相近区域的电力系统,两路电源之间的相角差和幅值差均较小,通过调节柔性交流可控互联装置的输出电压,改变实际施加在电抗器两端电压的幅值和相位,在电抗器上产生可调的电流,实现两段交流电源之间传输功率的灵活调控;并且,由于两路电源的压差小,实际设备在运行时承受的电压较低,运行损耗,设备占地,设备成本都具有显著优势。
本申请提供的技术方案包括三相互联换流链和供能单元,其中三相互联换流链包括功率平衡子模块和第一类全桥子模块,其中第一类全桥子模块可以起到电压支撑作用,功率平衡子模块可以调节传输功率,二者相结合的配置方式在保证性能的前提下,又节约成本。
本申请中提供的供能单元具有多种形式,包含多绕组变压器供能,供能换流链供能,以及低压直流供能方式等,适用于系统不同的应用场合和电压等级。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本申请。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例,本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,而不是对本申请的限制。
图1示出一示例性实施例的柔性交流可控互联装置示意图;
图2示出一示例性实施例的第一类全桥子模块示意图;
图3A示出一示例性实施例的第一桥式电路示意图;
图3B示出示例性的第一桥式电路示意图的又一实施例;
图4示出示例性的柔性交流可控互联装置示意图的又一实施例;
图5示出一示例性实施例的隔离变换单元示意图;
图6示出一示例性实施例的整流桥示意图;
图7示出示例性的柔性交流可控互联装置示意图的又一实施例;
图8示出一示例性实施例的第三全桥电路示意图;
图9示出一示例性实施例的第二类全桥子模块示意图;
图10示出一示例性实施例的供能单元同时与第一交流电网和第二交流电网连接的示意图;
图11示出一示例性实施例的柔性交流可控互联装置的整体示意图;
图12示出一示例性实施例的柔性交流可控互联装置拓扑图;
图13示出一示例性实施例的电压与电流矢量图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而,示例实施例能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施例;相反,提供这些实施例使得本申请将全面和完整,并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下,将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
附图中所示的流程图仅是示例性说明,不是必须包括所有的内容和操作/步骤,也不是必须按所描述的顺序执行。例如,有的操作/步骤还可以分解,而有的操作/步骤可以合并或部分合并,因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本领域技术人员可以理解,附图只是示例实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的,因此不能用于限制本申请的保护范围。
图1示出一示例性实施例的柔性交流可控互联装置示意图。
参见图1,柔性交流可控互联装置包括三相互联换流链1和供能单元20,每相互联换流链包括M个第一类全桥子模块3、N个功率平衡子模块2和电抗器L1,M为大于等于0的整数,N为大于等于1的整数,其中:第一类全桥子模块3包括第一直流电容C1和第一全桥电路H1,第一全桥电路H1的直流端与第一直流电容C1并联,如图2所示;功率平衡子模块2包括第二全桥电路H2、第二直流电容C2和第一桥式电路Q1,第二全桥电路H2的直流端、第二直流电容C2以及第一桥式电路Q1的直流端并联。
根据一些实施例,第一桥式电路Q1包括单相全桥电路或三相半桥电路:图3A是第一桥式电路Q1为三相半桥电路的实施例,图3B是第一桥式电路Q1为单相全桥电路的实施例。
根据示例实施例,每相互联换流链的第一全桥电路H1的交流端、第二全桥电路H2的交流端以及电抗器L1串联连接,串联支路的一端连接第一交流电网,如图1中A1、B1、C1;另一端连接第二交流电网,如图1中A2、B2、C2。
根据示例实施例,每相互联换流链的第一桥式电路Q1的交流端连接供能单元20,使得供能单元20与每相互联换流链的功率平衡子模块2进行功率交互。
根据示例实施例,柔性交流可控互联装置还包括过电压保护装置,并联于每相互联换流链的第一类全桥子模块与功率平衡子模块串联支路的两端,如图11所示;和/或串联于任一端与地之间。
根据示例实施例,第一全桥电路H1和第二全桥电路H2包括分别包括四组功率半导体器件。
根据示例实施例,供能单元20包括至少一个多绕组变压器T1,多绕组变压器T1的原边连接交流电源,多绕组变压器T1的副边与每相互联换流链的第一桥式电路Q1的交流端连接;多绕组变压器T1的副边数量的总和为3N。
根据示例实施例,以N=2为例,每相互联换流链包括2个功率平衡子模块,三相互联换流链共包括6个功率平衡子模块,供能单元包括1个多绕组变压器,多绕组变压器的副边绕组数量与功率平衡子模块数量一致,也为6个,相互独立的6个副边绕组为功率平衡子模块提供能量。
根据一些实施例,与供能单元连接的交流电源为第一交流电网或/和第二交流电网,或第三交流电网;连接方式包括直接连接或经过交流开关连接和/或经过隔离变压器连接。
根据一些实施例,在供能单元同时与第一交流电网和第二交流电网连接的情况下,需分别经过交流开关连接,与第一交流电网连接的第一交流开关K1和与第二交流电网连接的第二交流开关K2不允许同时闭合;第一交流开关K1和第二交流开关K2串联一个启动单元后与供能单元连接,启动单元包括并联连接的启动电阻R1与启动开关K3,如图10所示。
本申请提出一种柔性交流可控互联装置,其中,柔性交流可控互联装置连接在两个交流电源之间,两路电源的上端来源于相同区域或相近区域的电力系统,两路电源之间的相角差和幅值差均较小,通过调节柔性交流可控互联装置的输出电压,改变实际施加在电抗器两端电压的幅值和相位,在电抗器上产生可调的电流,实现两段交流电源之间传输功率的灵活调控;并且,由于两路电源的压差小,实际设备在运行时承受的电压较低,运行损耗,设备占地,设备成本都具有显著优势。
本申请提供的技术方案包括三相互联换流链和供能单元,其中三相互联换流链包括功率平衡子模块和第一类全桥子模块,其中第一类全桥子模块可以起到电压支撑作用,功率平衡子模块可以调节传输功率,二者相结合的配置方式在保证性能的前提下,又节约成本。
本申请中提供的供能单元具有多种形式,包含多绕组变压器供能,供能换流链供能,以及低压直流供能方式等,适用于系统不同的应用场合和电压等级。
图4示出示例性的柔性交流可控互联装置示意图的又一实施例。
如图4所示,供能单元包括3N个隔离变换单元7,各隔离变换单元7分别连接一个功率平衡子模块2,各隔离变换单元7包括高频变压器T2、第二桥式电路Q2和第三直流电容C3,高频变压器T2的原边连接第一桥式电路Q1的交流端,副边连接第二桥式电路Q2的交流端,第二桥式电路Q2的直流端并联第三直流电容C3,各隔离变换单元7的第三直流电容C3相互并联,如图5所示;或者按相分组并联。
根据一些实施例,第一桥式电路Q1和第二桥式电路Q2的额定功率相等,第一桥式电路Q1和第二桥式电路Q2的功率半导体器件采用高频调制,功率半导体器件的开关频率大于等于5kHz。
根据示例实施例,供能单元包括至少一个低压直流电源8,各低压直流电源8包括降压变压器T3和整流桥9,各低压直流电源8的降压变压器T3的原边连接交流电源,副边连接整流桥9的交流输入端,图6示出整流桥9的示意图,包括六个二极管按其导通顺序排列。
根据一些实施例,在供能单元包括一个低压直流电源8的情况下,整流桥9的直流输出端并联连接各隔离变换单元7的第三直流电容C3;在供能单元包括三个低压直流电源8的情况下,各隔离变换单元7的第三直流电容C3分相并联,各低压直流电源8的整流桥9分别连接一相隔离变换单元7的第三直流电容C3。
图7示出示例性的柔性交流可控互联装置示意图的又一实施例。
如图7所示,供能单元包括3N个隔离变换单元7,各隔离变换单元7分别连接一个功率平衡子模块2,各隔离变换单元7包括高频变压器T2、第二桥式电路Q2和第三直流电容C3,高频变压器T2的原边连接第一桥式电路Q1的交流端,副边连接第二桥式电路Q2的交流端,第二桥式电路Q2的直流端并联第三直流电容C3。
根据示例实施例,供能单元还包括三相供能换流链,每相供能换流链包括K个第二类全桥子模块5以及N个第三全桥电路H3,K为大于等于0的整数;各第二类全桥子模块5包括第四直流电容C4和第四全桥电路H4,第四直流电容C4与第四全桥电路H4的直流端并联连接,如图9所示;图8为第三全桥电路H3的拓扑图;每相供能换流链的第三全桥电路H3的交流端和第四全桥电路H4的交流端串联连接。
根据示例实施例,三相供能换流链以星型方式或角型方式与交流电源连接;在本实施例中,三相供能换流链以星型方式接入,即三相供能换流链的一端引出对应连接交流电源的ABC三相,三相供能换流链的另一端连接在一起。
根据示例实施例,各第三全桥电路H3的直流端分别与一个隔离变换单元7的第三直流电容C3连接。
图11示出一示例性实施例的柔性交流可控互联装置的整体示意图。
如图11所示,柔性交流可控互联装置的供能单元可以从各类型电源取能,并且取能方式抗原切换。
根据示例实施例,柔性交流可控互联装置还包括控制单元,图中未示出,用于检测柔性交流可控互联装置的电压和电流,并控制功率半导体器件的开通关断。
本申请还提供柔性交流可控互联装置的启动控制方法,包括:
S1:控制单元向供能单元发出启动命令,启动供电单元,使得隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于第一启动门槛值;
S2:在隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于启动门槛值的情况下,隔离变换单元中的功率半导体器件解锁运行,控制功率平衡子模块的第二全桥电路输出交流电压,使得第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值;
S3:在第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值的情况下,第一类全桥子模块中的功率半导体器件解锁运行。
根据示例实施例,第一启动门槛值和第二启动门槛值根据第三直流电容和第一直流电容自行设定。
根据一些实施例,在柔性交流可控互联装置连接于两个交流电网之间,供能单元为三相供能换流链的情况下,上述启动控制方法中的启动供电单元,包括两种启动情况下的控制方法:
启动情况1:在与三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在供电单元启动时,带电的交流电网直接为第二类全桥子模块以及第三全桥电路中的第三直流电容充电;
启动情况2:在未与三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在供电单元启动时,带电的交流电网同时为功率平衡子模块的第二直流电容、第一类全桥子模块第一直流电容、第二类全桥子模块的第四直流电容以及第三全桥电路充电。
以供能单元为三相供能换流链的情况说明本申请的具体实施方式,柔性甲流互联装置连接在第一交流电源S1和第二交流电源S2之间,切换开关K2切换到供能换流链的一端连接在第二交流电源的状态,将图7中的各个单元模块的详细拓扑图代入框图,形成如图12的拓扑图。对应的电压、电流矢量图如图13所示。其中,U1a为第一交流电源电压,U2a为第二交流电源电压,Uc1n为N个功率平衡子模块交流端串联后电压,Uc1m为M个第一类全桥子模块交流端串联后电压,Uc2k为供能换流链K个第二类全桥子模块交流端串联后电压,Uc2k为N个第三全桥电路交流端串联后电压。I1为互联换流链电流,I2为装置流入第二交流电源的总电流,I0为供能换流链电流。根据图13矢量图所示,U1a和U2a为固定电压,可通过调节Uc1n,Uc1m,Uc2k,Uc2k间接调节两个交流电源I1、I2之间电流的幅值和方向,实现柔性互联。
本申请提出一种柔性交流可控互联装置及启动控制方法,其中,柔性交流可控互联装置连接在两个交流电源之间,两路电源的上端来源于相同区域或相近区域的电力系统,两路电源之间的相角差和幅值差均较小,通过调节柔性交流可控互联装置的输出电压,改变实际施加在电抗器两端电压的幅值和相位,在电抗器上产生可调的电流,实现两段交流电源之间传输功率的灵活调控;并且,由于两路电源的压差小,实际设备在运行时承受的电压较低,运行损耗,设备占地,设备成本都具有显著优势。
应清楚地理解,本申请描述了如何形成和使用特定示例,但本申请不限于这些示例的任何细节。相反,基于本申请公开的内容的教导,这些原理能够应用于许多其它实施例。
此外,需要注意的是,上述附图仅是根据本申请示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明,而不是限制目的。易于理解,上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外,也易于理解,这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是,本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法;相反,本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
Claims (14)
1.一种柔性交流可控互联装置,其特征在于,包括三相互联换流链和供能单元,每相互联换流链包括N个功率平衡子模块、M个第一类全桥子模块和电抗器,N为大于等于1的整数,M为大于等于0的整数,其中:
所述功率平衡子模块包括第二全桥电路、第二直流电容和第一桥式电路,所述第二全桥电路的直流端、所述第二直流电容以及所述第一桥式电路的直流端并联;
所述第一类全桥子模块包括第一直流电容和第一全桥电路,所述第一全桥电路的直流端与所述第一直流电容并联;
每相互联换流链的第一桥式电路的交流端连接所述供能单元,使得所述供能单元与每相互联换流链的功率平衡子模块进行功率交互;
在M为0的情况下,每相互联换流链的第二全桥电路的交流端与所述电抗器串联连接形成串联支路;
在M大于0的情况下,每相互联换流链的第二全桥电路的交流端、第一全桥电路的交流端与所述电抗器串联连接形成串联支路;
串联支路的一端连接第一交流电网,另一端连接第二交流电网。
2.如权利要求1所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述供能单元包括至少一个多绕组变压器,所述多绕组变压器的原边连接交流电源,所述多绕组变压器的副边与每相互联换流链的第一桥式电路的交流端连接;所述多绕组变压器的副边数量的总和为3N。
3.如权利要求1所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述供能单元包括3N个隔离变换单元,各隔离变换单元分别连接一个功率平衡子模块,所述各隔离变换单元包括高频变压器、第二桥式电路和第三直流电容,所述高频变压器的原边连接第一桥式电路的交流端,副边连接所述第二桥式电路的交流端,所述第二桥式电路的直流端并联所述第三直流电容。
4.如权利要求3所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述供能单元包括至少一个低压直流电源,各低压直流电源包括降压变压器和整流桥,所述各低压直流电源的降压变压器的原边连接交流电源,副边连接整流桥的交流输入端,整流桥的直流输出端并联连接所述各隔离变换单元的第三直流电容。
5.如权利要求3所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述供能单元还包括三相供能换流链,每相供能换流链包括N个第三全桥电路;
所述三相供能换流链以星型方式或角型方式与交流电源连接。
6.如权利要求5所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,每相供能换流链还包括一个或多个第二类全桥子模块:
所述第二类全桥子模块包括第四直流电容和第四全桥电路,所述第四直流电容与所述第四全桥电路的直流端并联连接;
所述每相供能换流链的第三全桥电路的交流端和第四全桥电路的交流端串联连接;
各第三全桥电路的直流端分别与一个隔离变换单元的第三直流电容连接。
7.如权利要求2、4-6中任一项所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述交流电源为所述第一交流电网或/和所述第二交流电网,或第三交流电网;连接方式包括直接连接或经过交流开关连接和/或经过隔离变压器连接。
8.如权利要求7所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,在所述供能单元同时与所述第一交流电网和所述第二交流电网连接的情况下,需分别经过交流开关连接,与所述第一交流电网连接的第一交流开关和与所述第二交流电网连接的第二交流开关不允许同时闭合;
所述第一交流开关和所述第二交流开关串联一个启动单元后与所述供能单元连接,所述启动单元包括并联连接的启动电阻与启动开关。
9.如权利要求1所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述第一桥式电路包括单相全桥电路或三相半桥电路。
10.如权利要求1所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述柔性交流可控互联装置还包括过电压保护装置,并联于每相互联换流链的第一类全桥子模块与功率平衡子模块串联支路的两端,和/或串联于任一端与地之间。
11.如权利要求3所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述第一桥式电路和第二桥式电路的额定功率相等,所述第一桥式电路和所述第二桥式电路的功率半导体器件采用高频调制,所述功率半导体器件的开关频率大于等于5kHz。
12.如权利要求1所述的柔性交流可控互联装置,其特征在于,所述柔性交流可控互联装置还包括控制单元,用于检测所述柔性交流可控互联装置的电压和电流,并控制功率半导体器件的开通关断。
13.一种用于如权利要求4-6中任一项所述的柔性交流可控互联装置的启动控制方法,其特征在于,所述启动控制方法包括:
启动所述供电单元,使得所述隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于第一启动门槛值;
在所述隔离变换单元的第三直流电容的直流电压高于启动门槛值的情况下,所述隔离变换单元中的功率半导体器件解锁运行,控制所述功率平衡子模块的第二全桥电路输出交流电压,使得所述第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值;
在所述第一类全桥子模块的第一直流电容的电压达到第二启动门槛值的情况下,所述第一类全桥子模块中的功率半导体器件解锁运行。
14.如权利要求13所述的启动控制方法,其特征在于,在所述柔性交流可控互联装置连接于两个交流电网之间,所述供能单元为三相供能换流链的情况下,所述启动供电单元,包括:
在与所述三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在所述供电单元启动时,带电的交流电网直接为第二类全桥子模块以及第三全桥电路中的第三直流电容充电;
在未与所述三相供能换流链的一端相连接的交流电源先带电的情况下,在所述供电单元启动时,带电的交流电网同时为功率平衡子模块的第二直流电容、第一类全桥子模块第一直流电容、第二类全桥子模块的第四直流电容以及第三全桥电路充电。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310019374.7A CN116093946A (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 柔性交流可控互联装置及启动控制方法 |
PCT/CN2023/119724 WO2024061215A1 (zh) | 2022-09-20 | 2023-09-19 | 柔性交流互联装置及启动控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310019374.7A CN116093946A (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 柔性交流可控互联装置及启动控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116093946A true CN116093946A (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=86200444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310019374.7A Pending CN116093946A (zh) | 2022-09-20 | 2023-01-06 | 柔性交流可控互联装置及启动控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116093946A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116961079A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 广东电网有限责任公司珠海供电局 | 一种柔性互联装置pet支路启动方法及相关装置 |
WO2024061215A1 (zh) * | 2022-09-20 | 2024-03-28 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 柔性交流互联装置及启动控制方法 |
-
2023
- 2023-01-06 CN CN202310019374.7A patent/CN116093946A/zh active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024061215A1 (zh) * | 2022-09-20 | 2024-03-28 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 柔性交流互联装置及启动控制方法 |
CN116961079A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 广东电网有限责任公司珠海供电局 | 一种柔性互联装置pet支路启动方法及相关装置 |
CN116961079B (zh) * | 2023-09-20 | 2024-01-26 | 广东电网有限责任公司珠海供电局 | 一种柔性互联装置pet支路启动方法及相关装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Siwakoti et al. | A novel seven-level active neutral-point-clamped converter with reduced active switching devices and DC-link voltage | |
Friedrich | Modern HVDC PLUS application of VSC in modular multilevel converter topology | |
Townsend et al. | Cascaded H-bridge multilevel PV topology for alleviation of per-phase power imbalances and reduction of second harmonic voltage ripple | |
US7050311B2 (en) | Multilevel converter based intelligent universal transformer | |
US9800167B2 (en) | Multi-phase AC/AC step-down converter for distribution systems | |
CN116093946A (zh) | 柔性交流可控互联装置及启动控制方法 | |
KR20130111252A (ko) | Hvdc 전송 및 무효전력 보상용 컨버터 | |
US9209679B2 (en) | Method and apparatus for transferring power between AC and DC power systems | |
Liu et al. | Multi-level voltage sourced conversion by voltage reinjection at six times the fundamental frequency | |
Bhattacharya et al. | Performance and design of an open-delta connected grid tied bidirectional PWM converter | |
US10284080B2 (en) | Column-switched multi-module DC-to-DC power transformation system | |
Dey et al. | Architecture and power converter for multifrequency microgrid | |
US20230223841A1 (en) | Electrical power converter | |
CN115483683A (zh) | 柔性交流合环装置及系统 | |
Lopes et al. | A high-power PWM quadrature booster phase shifter based on a multimodule AC controller | |
dos Santos et al. | Four-port, single-stage, multidirectional AC–AC converter for solid-state transformer applications | |
Klumpner et al. | A new generalized two-stage direct power conversion topology to independently supply multiple ac loads from multiple power grids with adjustable power loading | |
CN115347805A (zh) | 供电装置及其控制方法、三相供电系统及其控制方法 | |
CN114342210A (zh) | 用于将多相负载连接到ac电源和dc电源的不间断电源ups | |
WO2024061215A1 (zh) | 柔性交流互联装置及启动控制方法 | |
CN113328454A (zh) | 一种柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法 | |
Shojaei | Design of modular multilevel converter-based solid state transformers | |
CN114128073A (zh) | 用于连接两个交流电网的装置和用于运行该装置的方法 | |
US20210126555A1 (en) | Converter assembly with an ability to disconnect a fault current and a method for disconnecting a fault current at a converter assembly of this type | |
Sato et al. | Prototype test of STATCOM and BTB based on voltage source converter using GCT thyristor |
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 |