CN203734529U - 一种新型双向双极性直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型双向双极性直流变换器，所述变流器的输入端正端和输出端负端之间、输入端负端和输出端正端之间均串联连接两个电力电子器件；输入端正端和输入端负端分别通过输入电容与公共地端相连；输出端负端和输出端正端分别通过输出电容与公共地端相连；两个电力电子器件的连接端通过电感与公共地端相连；数字控制板件将采集到的电压值和电流值通过比较器分别与电压给定值和电流给定值进行比较，PI控制器依据比较结果控制PWM发生器输出驱动信号调整电力电子器件的通和断。和现有技术相比，本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器能够转换电压等级、调整电网潮流方向以及保护故障电网。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流变流器，具体讲涉及一种新型双向双极性直流变换器。
背景技术
随着当前中国风电场的大规模建设，风电装机容量不断攀升，所占发电总量比例不断提高。中国电力负荷重区域主要为经济较发达的内陆和沿海地区，但是风能资源丰富的地区主要集中在西北和北方地区，中国当前的特殊国情决定风力发电需要远距离传输。随着海上发电的不断发展，海上风电远距离输送问题同样需要迫切解决。目前，多数风电场采用交流并网方案，但是存在以下问题：1、风电场的频率和相位必须与当地电网完全保持一致，防止风电场的风机受到交流电网电压波动影响脱网；2、当电网发生故障的情况下，为了维护电网稳定，风电场需要加装无功补偿装置，提高风电场的故障穿越能力，这不仅增加了风电的投资建设成本，也提高了风电场并网控制的复杂程度；3、对于包含海上风电的远距离传输，需要加装感性无功补偿装置，但实际情况往往不具备加装条件。所以风电传输超过一定距离时候，直流输电是比交流输电更适合风电传输的传输方式。
传统直流输电存在换相易失败、占地面积大、传输容量小和配备无功补偿装置等缺点。柔性直流输电不仅克服了上述缺点，还具有为风电场提供动态无功支撑、防止电网电压波动扩散和增加区域电网稳定的优点。因此，柔性直流输电是被认为是比较适合远距离输电的最佳技术方案，其中基于电力电子技术的直流变换器是柔性直流输电的核心设备，起着沟通风电场和传统电网的桥梁作用。
因此，提供一种能够对电网潮流流动进行控制，并为故障情况下的电网提供保护的直流变换器对柔性直流输电显得尤为重要。
发明内容
为满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种双向双极性直流变换器，包括输入端和输出端；所述输入端包括输入端正端和输入端负端；所述输出端包括输出端正端和输出端负端；所述输入端正端和所述输出端负端之间、所述输入端负端和所述输出端正端之间均串联连接两个电力电子器件；所述输入端正端和所述输入端负端分别通过输入电容与公共地端相连；所述输出端负端和所述输出端正端分别通过输出电容与所述公共地端相连；两个所述电力电子器件的连接端通过电感与所述公共地端相连。
优选的，所述输入端正端和所述输入端负端通过EMC滤波器与所述输入电容相连；
优选的，所述变流器包括分别与数字控制板件相连的采样板件和驱动板件；所述驱动板件用于输出驱动信号调控所述电力电子器件的开通和断开；所述采样板件的电压采集端分别与所述输入电容相连；电流采集端分别与所述电感相连；
优选的，所述数字控制板件包括比较器和PI控制器；所述驱动板件为PWM发生器；所述数字控制板件将采集到的电压值和电流值通过比较器分别与电压给定值和电流给定值进行比较，所述PI控制器依据比较结果控制所述PWM发生器输出所述驱动信号；
优选的，所述电力电子器件为IGBT、GTO、IGCT和MOSFET中的任意一种或两种或三种或四种；
优选的，所述输入端和所述输出端均串联有断路器。
与现有技术相比，本实用新型的优异效果是：
1、本实用新型技术方案中，输入端包括输入端正端IN+和输入端负端IN-，输出端包括输出端正端OUT+和输出端负端OUT-，能够使变换连接的电网之间功率双向流动；
2、本实用新型技术方案中，通过控制电力电子器件能够控制两个电网之间的电力潮流流动方向；
3、本实用新型技术方案中，电网中的一端出现故障时，通过控制电力电子器件切断变换器与电网的另一端连接，从而保护电网；
4、本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器，能将一种等级的双极性电压变换成为另一种等级的双极性电压，变换的电压可比原来电压高，也可以比原来电压低；
5、本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器，能够使得电网功率双向流动，即可以从原端向副端传输，也可以副端向原端传输。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是：本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器的结构图；
图2是：本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器的控制流程图；
图3是：本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器的内部拓扑图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1和图3分别示出了本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器的结构图以及内部拓扑图；所述变流器包括输入端正端IN+、输入端负端IN-、输出端正端OUT+和输出端负端OUT-；输入端正端IN+依次通过断路器1、EMC滤波器、电力电子器件S1、S2和断路器3与输出端负端OUT-相连；输入端正端IN-依次通过断路器2、EMC滤波器、电力电子器件S3、S4和断路器4与输出端负端OUT+相连；输入端正端IN+通过输入电容C1与公共地端GND相连；输入端负端IN-通过输入电容C2与公共地端GND相连；输出端负端OUT-通过输出电容C3与公共地端GND相连；输出端负端OUT+通过输出电容C4与公共地端GND相连；电力电子器件S1和电力电子器件S2的串联连接点通过电感L1与公共地端GND相连，电力电子器件S3和电力电子器件S4的串联连接点通过电感L2与公共地端GND相连；所述公共地端依次跨接于EMC滤波器、输入电容连接端、电感连接端和输出电容连接端；
所述变流器的控制部分包括数字控制板件、采样板件和驱动板件；
采样板件的电压采集端分别与输入电容相连，电流采集端分别与电感相连；分别采集输入电容侧的电压和电感侧的电流；
驱动板件为PWM发生器；用于输出驱动信号调控电力电子器件S1、S2、S3和S4的开通和断开，实现电压等级转换或电网潮流方向转换；电力电子器件为IGBT、GTO、IGCT和MOSFET中的任意一种或两种或三种或四种；
数字控制板件包括比较器和PI控制器；数字控制板件将采集到的电压值和电流值通过比较器分别与电压给定值和电流给定值进行比较，PI控制器依据比较结果控制PWM发生器向电力电子器件输出驱动信号；
图2示出了本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器的控制流程图；数字控制板件包括两级PI控制器电路；如图2所示，比较器将输入端正端IN+（或输入端负端IN-）的输入电容的电压采样值与电压给定值的比较结果输入到第一级PI控制器；第一级PI控制器与输入端正端IN+（或输入端负端IN-）的电感的电流采样值的比较结果输入到第二级PI控制器；第二级PI控制器依据比较结果控制PWM发生器，从而驱动电力电子器件的开通和关断。
本实用新型提供的一种新型双向双极性直流变换器，通过控制电力电子器件能够控制两个电网之间的电力潮流流动方向、改变电压等级，并且能够在电网中的一端出现故障时，通过控制电力电子器件切断变换器与电网的另一端连接，从而保护故障电网。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种新型双向双极性直流变换器，所述变换器包括输入端和输出端，其特征在于，所述输入端包括输入端正端和输入端负端；所述输出端包括输出端正端和输出端负端；所述输入端正端和所述输出端负端之间、所述输入端负端和所述输出端正端之间均串联连接两个电力电子器件；所述输入端正端和所述输入端负端分别通过输入电容与公共地端相连；所述输出端负端和所述输出端正端分别通过输出电容与所述公共地端相连；两个所述电力电子器件的连接端通过电感与所述公共地端相连。
2.如权利要求1所述的一种新型双向双极性直流变换器，其特征在于，所述输入端正端和所述输入端负端通过EMC滤波器与所述输入电容相连。
3.如权利要求1所述的一种新型双向双极性直流变换器，其特征在于，所述变换器包括分别与数字控制板件相连的采样板件和驱动板件；所述驱动板件用于输出驱动信号调控所述电力电子器件的开通和断开；所述采样板件的电压采集端分别与所述输入电容相连；电流采集端分别与所述电感相连。
4.如权利要求3所述的一种新型双向双极性直流变换器，其特征在于，所述数字控制板件包括比较器和PI控制器；所述驱动板件为PWM发生器；所述数字控制板件将采集到的电压值和电流值通过比较器分别与电压给定值和电流给定值进行比较，所述PI控制器依据比较结果控制所述PWM发生器输出所述驱动信号。
5.如权利要求1所述的一种新型双向双极性直流变换器，其特征在于，所述电力电子器件为IGBT、GTO、IGCT和MOSFET中的任意一种或两种或三种或四种。
6.如权利要求1所述的一种新型双向双极性直流变换器，其特征在于，所述输入端和所述输出端均串联有断路器。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN105429459A (zh) * | 2014-09-19 | 2016-03-23 | 国家电网公司 | 一种双向多端口非隔离直流变换器及其控制方法 |
| CN106786694A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 太原理工大学 | 一种双极性直流微电网混合储能系统协调控制方法 |
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2013
- 2013-10-23 CN CN201320656102.XU patent/CN203734529U/zh not_active Expired - Lifetime
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