CN204030622U - 可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统 - Google Patents

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王晗
郭自勇
王强
杨洋
刘宝诚
虞苍璧
王绪宝
孙贤大
郝宝泉
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Abstract

可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，所述整流侧、逆变侧的变压器的一次侧通过断路器KM2、KM1与电网相连接，且断路器KM2的每一相都并联有保护电阻；整流侧、逆变侧的直流侧与直流电缆的连接处设有熔断器FU、避雷器及电抗器L；每个功率单元都有独立的控制系统，每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧绕组，功率单元直流侧首尾连接，所述的功率单元直流侧设有电容器和与电容器并联的电阻；功率单元的交流侧设有LC滤波电路及熔断器。本实用新型每个单元都有独立的控制系统，每个功率单元的交流侧和直流侧都设有保护装置，提高了系统整体的可靠性和稳定性。

Description

可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统
技术领域
本实用新型涉及一种功率单元串联多电平型的轻型直流输电系统。
背景技术
我国能源资源与用电负荷分布的特殊性，成为发展远距离、大容量输电的必然性。尤其是超过600km以上的远程输电线路，采用直流输电更加节能、降耗，提高经济效益，实现更大范围内的能源资源的合理开发、优化配置，符合我国“西电东送”的国情。
随着电力电子和计算机技术的迅速发展，轻型直流输电技术日趋完善，在输电能力和送电距离上已可和特高压交流竞争，并且相对于特高压交流输电技术，轻型直流输电技术有如下优点：
1、输送相同功率时，轻型直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～1/2；
2、在电缆输电线路中，轻型直流输电没有电容电流产生，而高压交流输电线路存在电容电流，引起损耗；
3、轻型直流输电多使用地下电缆，使其对周围环境没有视觉上的影响，也没有电缆产生的磁场，可见轻型直流输电技术本身是极其环保的。并且在一些特殊场合，必须用电缆输电，例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆；
4、直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而高压交流输电必须同步运行；
5、直流输电发生故障的损失比高压交流输电小。直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的高压交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样。
因此，轻型直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，能够应用于直流高压输电工程中，将取得良好的输电及环保效益。目前现有技术中，轻型直流输电还没有得到广泛应用。
功率单元串联多电平型轻型直流输电系统的结构不同于传统系统的拓扑结构，传统系统的直流侧为一个整体模块。而功率单元串联多电平型轻型直流输电系统的整流侧、逆变侧均为多个单元串联组成，每个单元的直流侧也串联组成一个整体直流侧(图2)(图3)。但在系统运行中，各个单元的组成器件参数可能有偏差，按照原始的控制策略，实际运行中会造成各单元的直流电压不平衡，单元直流电压偏离原设定值，单元因过压或欠压引起的故障，使得系统停止运行。
发明内容
本实用新型提供一种可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，整流侧与逆变侧采用相同的结构，每个单元都有独立的控制系统，每个单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，接收上位机指令，并发送单元信息；每个功率单元的交流侧和直流侧都设有保护装置，提高了系统整体的可靠性和稳定性。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，包括整流侧和逆变侧，整流侧与逆变侧采用相同的结构，其特征在于，所述整流侧、逆变侧的变压器的一次侧通过断路器KM2、KM1与电网相连接，且断路器KM2的每一相都并联有保护电阻；整流侧、逆变侧的直流侧与直流电缆的连接处设有熔断器FU、避雷器及电抗器L；整流侧、逆变侧的功率单元桥臂侧设有电流互感器CT；整流侧，逆变侧各由12个功率单元组成，每个功率单元都有独立的控制系统，每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧绕组，功率单元直流侧首尾连接，所述的功率单元直流侧设有电容器和与电容器并联的电阻；功率单元的交流侧设有LC滤波电路及熔断器。
所述的功率单元所采用半导体开关器件为IGBT、GTO、IGCT、或IEGT全控型开关器件。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供整流侧与逆变侧采用相同的结构，每个单元都有独立的控制系统，每个单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，接收上位机指令，并发送单元信息；每个功率单元的交流侧和直流侧都设有保护装置，提高了系统整体的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是轻型直流输电系统的整体拓扑图。
图2是轻型直流输电系统的具体结构图。
图3是功率单元结构图。
图4是功率单元的PWM调制原理及输出波形图。
图5是通讯系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体技术方案作进一步详细描述。
见图1-图4，可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，包括整流侧和逆变侧，整流侧与逆变侧采用相同的结构。所述整流侧、逆变侧的变压器的一次侧通过断路器KM2、KM1与电网相连接，且断路器KM2的每一相都并联有保护电阻；整流侧、逆变侧的直流侧与直流电缆的连接处设有熔断器FU、避雷器及电抗器L；整流侧、逆变侧的功率单元桥臂侧设有电流互感器CT；整流侧，逆变侧各由12个功率单元组成，每个功率单元都有独立的控制系统，每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧绕组，功率单元直流侧首尾连接，所述的功率单元直流侧设有电容器和与电容器并联的电阻；功率单元的交流侧设有LC滤波电路及熔断器。
所述的功率单元所采用半导体开关器件为IGBT、GTO、IGCT、或IEGT全控型开关器件。功率单元采用PWM调制方式。
见图5，轻型直流输电系统，包括整流侧、逆变侧和直流电缆。整流侧与逆变侧采用相同的结构，整流侧为主站，逆变侧为从站，主站与从站各由12个功率单元(Power Unit)组成，每个单元都有独立的控制系统，所述的控制系统包括CPU、采样回路和保护回路。每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧的0.5kV绕组，在电抗器与变压器二次侧的0.5kV绕组之间还设有滤波电容器。功率单元直流侧首尾连接，每个单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，上位机CPU对每个单元发送启动、停止、复位、参数设置命令，同时上位机CPU接收所有单元的信息并对所有单元的信息进行综合处理；主站与从站之间通过设置于10公里之外的集控中心进行数据交换，当主站发生故障后通过集控中心将故障信息传递给从站CPU，从站CPU给所有单元下发脉冲封锁命令。
轻型直流输电系统采用主站、从站分别控制的方式，且每个功率单元具有独立的控制系统，减小功率单元因过压或欠压引起的故障，提高了系统整体的可靠性和稳定性。

Claims (2)

1.可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，包括整流侧和逆变侧，整流侧与逆变侧采用相同的结构，其特征在于，所述整流侧、逆变侧的变压器的一次侧通过断路器KM2、KM1与电网相连接，且断路器KM2的每一相都并联有保护电阻；整流侧、逆变侧的直流侧与直流电缆的连接处设有熔断器FU、避雷器及电抗器L；整流侧、逆变侧的功率单元桥臂侧设有电流互感器CT；整流侧，逆变侧各由12个功率单元组成，每个功率单元都有独立的控制系统，每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧绕组，功率单元直流侧首尾连接，所述的功率单元直流侧设有电容器和与电容器并联的电阻；功率单元的交流侧设有LC滤波电路及熔断器。
2.根据权利要求1所述的可实现功率单元直流侧电压平衡的轻型直流输电系统，其特征在于，所述的功率单元所采用半导体开关器件为IGBT、GTO、IGCT、或IEGT全控型开关器件。
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