專利名稱：一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種新型的基于MMC (ModualizeMulti-level Convertor，模塊化多電平變流器)和電磁耦合的柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)。該裝置及其系統(tǒng)既可以用于柔性直流輸電，也可以用于其它變流器場合，如拖動電機(jī)
坐寸ο
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的基于MMC的模塊化多電平換流器裝置主電路結(jié)構(gòu)如附圖I所示，主要由電網(wǎng)I、交流側(cè)的變壓器2、換流閥3和負(fù)載4構(gòu)成。其中換流閥2各橋臂串聯(lián)的為功率單元SM。其中，電網(wǎng)I多為三相高壓電網(wǎng)，變壓器2主要升壓或降壓(由換流器2位于整流側(cè)或回饋側(cè)決定變壓器2是降壓還是升壓)。其中的換流閥3由三相6個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂又 由η個(gè)功率單元SM和一個(gè)相電抗器LI串聯(lián)成。其中，每個(gè)橋臂上的功率單元SM的個(gè)數(shù)由工程的電壓等級及功率器件等條件決定，不同的工程η的值不同。附圖I所示模塊化多電平換流器裝置中的換流閥3有6個(gè)相同的橋臂，每個(gè)橋臂各有一個(gè)相電抗器LI，主要作用是抑制環(huán)流和降低故障電流的上升率。傳統(tǒng)的基于MMC的柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)方面的問題
1、相電抗器LI不可省略；
2、當(dāng)負(fù)載4的阻抗很小時(shí)，要求換流閥3的相電抗器LI很大，這也使得相電抗器LI的體積、重量、成本成倍增加。3、6個(gè)相電抗器LI 一方面將占用大量場地面積，并增加設(shè)備的成本和場地土建成本；另一方面將增加設(shè)備布置和電纜走線的復(fù)雜度和美觀度，并增加大量工作量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)的基于MMC的柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)主電路存在的技術(shù)問題，提供一種新型的基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)，以達(dá)到省略換流器各橋臂上相電抗器，而相應(yīng)的相電抗器電抗值由變壓器二次側(cè)繞組提供的目的，能夠滿足換流器的各項(xiàng)性能要求，有效地降低柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)的體積和重量，減少裝置的成本和占地面積。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，包括變壓器和換流閥，換流閥又包括換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂。變壓器的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂上每個(gè)橋臂的功率單元支路相連，換流閥與電網(wǎng)之間通過電磁耦合進(jìn)行能量傳遞。換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂均與負(fù)載相連。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，變壓器的一次側(cè)三相繞組采用三角型接法與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂對應(yīng)的功率單元支路之間。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置的另一種技術(shù)方案，變壓器的一次側(cè)三相繞組采用星型接法與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂對應(yīng)的功率單元支路之間。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，變壓器的二次側(cè)三相繞組之間相互獨(dú)立，二次側(cè)三相繞組的每相繞組是單個(gè)繞組或是兩個(gè)以上的多個(gè)繞組相互串聯(lián)。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置包括兩個(gè)以上的換流閥，兩個(gè)以上的換流閥之間相互并聯(lián)。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步 改進(jìn)，換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂上每個(gè)橋臂的功率單元支路均包括一個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率單元，功率單元采用半橋功率單元或是H橋功率單元。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，柔性直流輸電裝置包括三種工作狀態(tài)
(O從三相交流側(cè)的電網(wǎng)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源；
(2)從負(fù)載側(cè)獲得單相交流或直流電源能量，并為三相交流側(cè)的電網(wǎng)提供有功能量；
(3)電網(wǎng)交流側(cè)與負(fù)載側(cè)之間無功能量的相互傳遞。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)柔性直流輸電裝置從三相交流側(cè)的電網(wǎng)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源時(shí)，負(fù)載為包括直流傳輸線路等直流負(fù)載或功率變換器中作為能量回饋用的網(wǎng)側(cè)變換器裝置、電機(jī)的驅(qū)動用變換器在內(nèi)的換流器裝置，或是包括單相交流電機(jī)在內(nèi)的單相交流負(fù)載。本發(fā)明還另外具體提供了一種由前述基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置組成的基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，該柔性直流輸電系統(tǒng)包括基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置、電網(wǎng)和負(fù)載?；谀K化多電平變流器柔性直流輸電裝置包括變壓器、換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂。變壓器的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂上每個(gè)橋臂的功率單元支路相連，換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂均與負(fù)載相連。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，變壓器的一次側(cè)三相繞組采用三角型接法與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂對應(yīng)的功率單元支路之間。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)的另一種技術(shù)方案，變壓器的一次側(cè)三相繞組采用星型接法與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂對應(yīng)的功率單元支路之間。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，柔性直流輸電裝置包括三種工作狀態(tài)
A、從三相交流側(cè)的電網(wǎng)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源；
B、從負(fù)載側(cè)獲得單相交流或直流電源能量，并為三相交流側(cè)的電網(wǎng)提供有功能量；C、電網(wǎng)交流側(cè)與負(fù)載側(cè)之間無功能量的相互傳遞。作為本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置從三相交流側(cè)的電網(wǎng)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源時(shí)，負(fù)載為包括直流傳輸線路等直流負(fù)載或功率變換器中作為能量回饋用的網(wǎng)側(cè)變換器裝置、電機(jī)的驅(qū)動用變換器在內(nèi)的換流器裝置，或是包括單相交流電機(jī)在內(nèi)的單相交流負(fù)載。通過實(shí)施上述本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)的技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果
(I)本發(fā)明提供的新主電路拓?fù)洳缓邢嚯娍蛊鳎湎嚯娍怪涤山涣鱾?cè)變壓器二次繞組提供，從而達(dá)到了減小設(shè)備體積、重量、設(shè)備成本、占地面積等等目的。(2)本發(fā)明提供的新主電路拓?fù)洌ㄟ^變壓器聯(lián)接組別的搭配及變壓器的電磁耦 合可以提高系統(tǒng)的性能，并解除電路拓?fù)渲芯W(wǎng)側(cè)與閥側(cè)的直接電連接，減小系統(tǒng)閥側(cè)故障時(shí)對網(wǎng)側(cè)的沖擊。具有很強(qiáng)的工程推廠和應(yīng)用價(jià)值。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是傳統(tǒng)的基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例I中的變壓器連接結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例2中的變壓器連接結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置采用半橋功率單元模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置采用H橋功率單元模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖9是本發(fā)明基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置實(shí)施例4的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖中1-電網(wǎng)，2-變壓器，3-換流器，4-負(fù)載，31-換流閥上橋臂，32-換流閥下橋臂，33-第二換流閥上橋臂，34-第二換流閥下橋臂。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如附圖2至附圖9所示，給出了本發(fā)明一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置的具體實(shí)施方式
，包括變壓器2和換流閥，換流閥又包括換流閥上橋臂31和/或換流閥下橋臂32。變壓器2的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)I的三相相連，變壓器2的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂31和/或換流閥下橋臂32上每個(gè)橋臂的功率單元支路相連，換流閥與電網(wǎng)I之間通過電磁耦合進(jìn)行能量傳遞。換流閥上橋臂31和/或換流閥下橋臂32均與負(fù)載4相連。在具體實(shí)施方式
當(dāng)中，換流閥可以同時(shí)有換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32，也可以只有換流閥上橋臂31或換流閥下橋臂32中的一個(gè)橋臂。當(dāng)換流閥同時(shí)有換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32時(shí)(此時(shí)主要用于柔性直流輸電系統(tǒng))，換流閥包括3相共6個(gè)橋臂，各個(gè)橋臂均由η個(gè)功率單元串聯(lián)，并不含有相電抗器。當(dāng)換流閥只有換流閥上橋臂31或換流閥下橋臂32時(shí)(此時(shí)主要用作多電平變頻器驅(qū)動如交流電機(jī)等負(fù)載)，換流閥包括3相共3個(gè)橋臂，各個(gè)橋臂由η個(gè)功率單元串聯(lián)，并不含有相電抗器。 本發(fā)明主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中交流側(cè)的變壓器2為三繞組變壓器，通過電磁耦合使系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)與閥側(cè)無直接電連接。三繞組的變壓器2有9個(gè)輸入輸出端子，一次側(cè)為三角型接法或星型接法，輸入端子數(shù)為三個(gè)，分別為R、S、T ;二次側(cè)各相繞組獨(dú)立，輸出端子為六個(gè)，分別是 Α、B、C、a、b、C。如附圖6和附圖7所示，換流閥上橋臂31和/或換流閥下橋臂32中的功率單元進(jìn)一步采用半橋功率單元或是H橋功率單元。下面分別介紹本發(fā)明的四個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例I
如附圖2所示的實(shí)施例1，變壓器2網(wǎng)側(cè)的一次側(cè)三相繞組采用三角型接法與電網(wǎng)I的三相相連。相比傳統(tǒng)方案，實(shí)施例I由于在換流器的各個(gè)橋臂上沒有相電抗器，其阻抗直接做到了變壓器2的內(nèi)部。換流閥分別由換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32組成。換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32分別有4個(gè)接線端子，其中3個(gè)用于連接變壓器2的三相輸出，另一個(gè)用于連接直流側(cè)的負(fù)載4。如附圖3所示，變壓器2 —共有9個(gè)輸入、輸出端子，一次側(cè)采用三角型接法，二次側(cè)三個(gè)繞組相互獨(dú)立，并提供六個(gè)端子分別連接換流器的6個(gè)橋臂。其中，變壓器2可以對閥側(cè)及網(wǎng)側(cè)諧波進(jìn)行隔離，并減小閥側(cè)故障時(shí)對網(wǎng)側(cè)的沖擊。負(fù)載4連接于換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32的輸出端子上。負(fù)載4的類型可以是純阻感性能耗負(fù)載，也可以是換流器裝置。電路的主要工作狀態(tài)主要有以下三種
A、從三相交流側(cè)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源。當(dāng)負(fù)載4為單相交流負(fù)載時(shí)(如單相交流電機(jī))，本發(fā)明裝置可以使三個(gè)橋臂并聯(lián)產(chǎn)生同相位的多電平單交流電壓，為單相交流負(fù)載(如單相交流電機(jī))提供單相交流電源。而當(dāng)負(fù)載4為直流負(fù)載時(shí)，本發(fā)明裝置可以為直流電機(jī)提供直流電源，可以是拖動直流電機(jī)，也可以是為直流電網(wǎng)提供電源(直流輸電的前端變流站)。
B、從負(fù)載側(cè)獲得單相交流或直流電源能量，并為三相交流側(cè)提供有功能量。當(dāng)負(fù)載4為單相交流負(fù)載時(shí)(如單相交流發(fā)電機(jī)，或電動機(jī)發(fā)電態(tài)運(yùn)行回饋能量時(shí))，負(fù)載可以通過該裝置回饋能量到三相交流電網(wǎng)側(cè)；
而當(dāng)負(fù)載4為直流負(fù)載時(shí)，可以要求電能從直流側(cè)通過該裝置流向三相交流電網(wǎng)側(cè)，比如直流輸電的后端變流站(將直流轉(zhuǎn)換成交流)。C、交流側(cè)與負(fù)載側(cè)無功能量的相互傳遞。在A、B兩種工作狀態(tài)中都伴隨著無功能量的相互交換。當(dāng)裝置從三相交流側(cè)獲得有功能量，并為負(fù)載側(cè)提供單相交流或直流電源時(shí)，其負(fù)載可以是直流傳輸線路等直流負(fù)載，也可以是功率變換器中作為能量回饋用的網(wǎng)側(cè)變換器裝置、電機(jī)的驅(qū)動用變換器等換流器裝置、還可以是單相交流電機(jī)等單相交流負(fù)載。
在本實(shí)施例中，換流閥上橋臂31和換流閥下橋臂32中的功率單元可以任意選擇如附圖6或附圖7所示的半橋單元模塊或H橋單元模塊。實(shí)施例2
如附圖4所示為本發(fā)明提供的第二種實(shí)施方案。該方案在電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與實(shí)施例I基本相同，唯一的區(qū)別在于本方案中變壓器2的一次側(cè)聯(lián)接方式為星型接法。其中，變壓器2的主電路示意圖如附圖5所示。實(shí)施例3
如附圖8所示為本發(fā)明提供的第三種實(shí)施方案。該方案在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，其中變壓器2的一次側(cè)聯(lián)接方式為星型接法。但是，換流閥僅包括換流閥上橋臂31，此時(shí)主要用于柔性直流輸電系統(tǒng)。此時(shí)，換流閥包括3相共3個(gè)橋臂，各個(gè)橋臂由η個(gè)功率單元串聯(lián)，并不含有相電抗器。變壓器2的輸入、輸出端子數(shù)減少為7個(gè)，可以是將輸入、輸出端子數(shù)為9個(gè)的變壓器2的輸出端子a、b、c直接短接做為一個(gè)輸出端子O。實(shí)施例4
如附圖9所示為本發(fā)明提供的第四種實(shí)施方案。根據(jù)負(fù)載4的功率等級要求，換流閥可以并聯(lián)，或任意增加橋臂的個(gè)數(shù)。如附圖9所示，此時(shí)前端的變壓器2為多繞組變壓器，可以是移相，也可以不移相)。實(shí)施例4中采用兩個(gè)換流閥并聯(lián)，包括換流閥上橋臂31、換流閥下橋臂32、第二換流閥上橋臂33和第二換流閥下橋臂34共12個(gè)橋臂。此外，變壓器2的二次側(cè)各繞組相互獨(dú)立，并且二次側(cè)繞組每相可以是單個(gè)繞組，也可以是多個(gè)繞組串聯(lián)。同時(shí)，根據(jù)負(fù)載4的功率及電壓等級，換流閥中各個(gè)橋臂所包含的功率單元個(gè)數(shù)也可以是任意多個(gè)進(jìn)行配置。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在于，包括變壓器(2)和換流閥，所述換流閥又包括換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32);所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)上每個(gè)橋臂的功率単元支路相連，換流閥與電網(wǎng)(I)之間通過電磁耦合進(jìn)行能量傳遞；所述換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)均與負(fù)載(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在于所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組采用三角型接法與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)對應(yīng)的功率単元支路之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在于所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組采用星型接法與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)對應(yīng)的功率単元支路之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任ー權(quán)利要求所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在于所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組之間相互獨(dú)立，二次側(cè)三相繞組的每相繞組是單個(gè)繞組或是兩個(gè)以上的多個(gè)繞組相互串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在干所述基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置包括兩個(gè)以上的換流閥，兩個(gè)以上的換流閥之間相互并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1_3、5中任ー權(quán)利要求所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在于所述換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)上每個(gè)橋臂的功率単元支路均包括ー個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率単元，所述功率單元采用半橋功率單元或是H橋功率單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1_3、5中任ー權(quán)利要求所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在干，所述柔性直流輸電裝置包括三種工作狀態(tài) A、從三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)獲得有功能量，并為負(fù)載(4)側(cè)提供単相交流或直流電源； B、從負(fù)載(4)側(cè)獲得単相交流或直流電源能量，并為三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)提供有功倉; C、電網(wǎng)(I)交流側(cè)與負(fù)載(4)側(cè)之間無功能量的相互傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置，其特征在干當(dāng)柔性直流輸電裝置從三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)獲得有功能量，并為負(fù)載(4)側(cè)提供単相交流或直流電源吋，負(fù)載(4)為包括直流傳輸線路等直流負(fù)載或功率變換器中作為能量回饋用的網(wǎng)側(cè)變換器裝置、電機(jī)的驅(qū)動用變換器在內(nèi)的換流器裝置，或是包括単相交流電機(jī)在內(nèi)的單相交流負(fù)載。
9.一種由權(quán)利要求I所述的基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置組成的基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，包括基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置、電網(wǎng)(I)和負(fù)載(4);基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置包括變壓器(2)、換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32);所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)上每個(gè)橋臂的功率単元支路相連，所述換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)均與負(fù)載(4)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組采用三角型接法與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)對應(yīng)的功率単元支路之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于所述變壓器(2)的一次側(cè)三相繞組采用星型接法與電網(wǎng)(I)的三相相連，所述變壓器(2)的二次側(cè)三相繞組分別連接在換流閥上橋臂(31)和/或換流閥下橋臂(32)對應(yīng)的功率単元支路之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任ー權(quán)利要求所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性直流輸電裝置包括三種工作狀態(tài) A、從三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)獲得有功能量，并為負(fù)載(4)側(cè)提供単相交流或直流電源； B、從負(fù)載(4)側(cè)獲得単相交流或直流電源能量，并為三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)提供有功倉; C、電網(wǎng)(I)交流側(cè)與負(fù)載(4)側(cè)之間無功能量的相互傳遞。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的ー種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置從三相交流側(cè)的電網(wǎng)(I)獲得有功能量，并為負(fù)載(4)側(cè)提供単相交流或直流電源吋，負(fù)載(4)為包括直流傳輸線路等直流負(fù)載或功率變換器中作為能量回饋用的網(wǎng)側(cè)變換器裝置、電機(jī)的驅(qū)動用變換器在內(nèi)的換流器裝置，或是包括單相交流電機(jī)在內(nèi)的單相交流負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模塊化多電平變流器柔性直流輸電裝置及其系統(tǒng)，裝置包括變壓器、換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂，變壓器的一次側(cè)三相繞組分別與電網(wǎng)的三相相連，變壓器的二次側(cè)三相繞組分別與換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂上每個(gè)橋臂的功率單元支路相連，換流閥上橋臂和/或換流閥下橋臂均與負(fù)載相連。本發(fā)明裝置的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中不含有相電抗器，相電抗值由交流側(cè)變壓器二次繞組提供，達(dá)到了減小設(shè)備體積、重量、設(shè)備成本、占地面積等目的。本發(fā)明系統(tǒng)通過變壓器聯(lián)接組別的搭配及變壓器的電磁耦合可以提高系統(tǒng)性能，并解除電路拓?fù)渲芯W(wǎng)側(cè)與閥側(cè)的直接電連接，減小系統(tǒng)閥側(cè)故障時(shí)對網(wǎng)側(cè)的沖擊，具有很強(qiáng)的工程推廠和應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號H02M7/72GK102780416SQ201210289069
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者何伯鈞, 劉斐, 吳強(qiáng), 唐劍釗, 姜耀偉, 彭京, 敬華兵, 秦燦華, 翟文杰, 鄧明, 龔芬 申請人:株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司