CN100442648C - 高压直流输电***的混杂换流器 - Google Patents

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Abstract

一种高压直流输电***的混杂换流器，它是将传统的高压直流输电***的换流器与无变压器的换流器或电容器换相换流器分别结合，构成新的高压直流输电***的混杂换流器。它能克服各类换流器的原有缺点，改善高压直流输电***的动态性能、减少谐波、降低无功损耗、提高直流输电的电压等级、扩大远距离输电功率、节省投资。

Description

高压直流输电***的混杂换流器
技术领域
本发明涉及一种高压直流输电***的混杂换流器，该换流器包括整流器和逆变器，它适用于将交流变为直流或将直流变为交流的场合。
背景技术
传统的高压直流输电***的换流器以晶闸管构成的6脉波(Graetz)换波桥为基本单元。为了减少谐波，在实际工程中通常采用两个6脉波换流桥在直流侧串联，在交流侧通过彼此相移30°的两个变压器并联：一个为Y/Y联接，另一个为Y/Δ联接，形成12脉波换流器。如果要进一步减少谐波，可以将多个6脉波换流桥在直流侧串联或并联，构成18脉波，24脉波，36脉波等6的倍数脉波换流器，但必须增加相应的变压器。换流变压器在高压直流输电***的换流站的投资中占有很大比例，而且占地面积大，增加有功和无功损耗。换流器的电抗增大了换相叠弧角，是造成换相失败和运行困难的原因之一。
传统的高压直流输电***的换流器消耗的大量无功功率必须进行无功补偿，与弱交流***连接时，***的动态性能差，逆变器容易产生换相失败，运行困难。
随着电力电子技术的进步，新的换流器拓朴结构和控制方法相应诞生：如无变压器换流器(NTC)和电容器换相的换流器(CCC)。无变压器换流器虽然节省了换流变压器，但***的控制特性较差。电容器换相的换流器提高了换相电压，扩大了换流器的触发角的运行范围，逆变器不容易产生换相失败，还降低了换流器的无功损耗。特别是提高直流输电***的动态性能，与很弱的交流***连接时，不会造成运行的困难，但过电压问题有待研究，还未能用于高电压等级的高压直流输电***。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高压直流输电***的混杂换流器。它是将传统的高压直流输电***的换流器与无变电压器的换流器，电容器换相的换流器分别结合，构成新的混杂换流器。
本发明的目的由以下技术措施实现：
高压直流输电***的混杂换流器
1、传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂变流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥在直流侧串联后与第一直流输电线路连接，在交流侧分别与变压器的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器经过第一断路器与交流母线连接；无变压器的6脉波换流桥在交流侧通过第二断路器与交流母线连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥串联，另一端与第二直流输电线路连接。
2、传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器的电容器换相的换流器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的12脉波换流器的两个6脉波换流桥在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器的原边绕组通过第一断路器与交流母线连接；无变压器的6脉波换流桥在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器的电容器和第二断路器与交流母线连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥串联，另一端与第一直流输电线路连接。
3、传统的带变压器的12脉波换流器与可控电容器换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的12脉波换流器的两个6脉波换流桥在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器的原边绕组通过第一断路器与交流母线连接；无变压器的6脉波换流桥在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器与可关断晶闸管的电容器和第二断路器与交流母线连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥串联，另一端与第一直流输电线路连接。
4、传统的带变压器的12脉波换流器与可控串联补偿换相的无变压器6脉波换流器构成18脉波混杂换流器：传统的12脉波换流器的两个6脉波换流桥在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器的原边绕组通过第一断路器与交流母线连接；无变压器的6脉波换流桥在交流侧通过在带过电压保护氧化锌变阻器的电容器与可关断晶闸管和电抗器构成的控制回路连接后经第二断路器与交流母线连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥串联，另一端与第一直流输电线路连接。
本发明具有如下优点：
1、改善高压直流输电***的动态性能，减少谐波，降低无功损耗，节省投资。
2、提高直流输电的电压等级，扩大远距离输电的功率。
附图说明
图1为传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器电路原理图。
图2为传统的带变压器的12脉波换流器与电容器换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器电路原理图。
图3为传统的带变压器的12脉波换流器与可控电容器换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器电路原理图。
图4为传统的带变压器的12脉波换流器与可控串联补偿换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器电路原理图。
1、2、3换流桥，4第一直流输电线路，5变压器，6第一断路器，7第二断路器，8交流母线，9第二直流输电线路，10电容器，11过电压保护氧化锌变阻器，12可关断晶闸管，13电抗器。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例
如图1所示的高压直流输电***的混杂换流器，将传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂变流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥1、2在直流侧串联后与第一直流输电线路4连接，在交流侧分别与变压器5的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器5的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器5的原边绕组经过第一断路器6与交流母线8连接；无变压器的6脉波换流桥3在交流侧通过第二断路器7与交流母线连接8，在直流侧一端与传统的带变压器的12脉波换流桥1、2串联，另一端与第二直流输电线路9连接。其优点是：节省变压器，提高电压等级和减少谐波。
如图2所示的高压直流输电***的混杂换流器，将传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器的电容器换相的换流器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥1、2在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器5的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器5的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器5的原边绕组通过第一断路器6与交流母线8连接；无变压器的6脉波换流桥3在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器11的电容器10和第二断路器7与交流母线8连接，在直流侧一端与传统的带变压器的12脉波换流桥1、2串联，另一端与第一直流输电线路4连接。其优点是：节省变压器，提高电压等级，减少谐波和提高***的动态性能。
如图3所示的高压直流输电***的混杂换流器，将传统的带变压器的12脉波换流器与可控电容器换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥1、2在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器5的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器5的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器5的原边绕组通过第一断路器6与交流母线8连接；无变压器的6脉波换流桥3在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器11和可关断晶闸管12的电容器10和第二断路器7与交流母线8连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥1、2串联，另一端与第一直流输电线路4连接。其优点是：节省变压器，提高电压等级，减少谐波和提高***的动态性能，并进一步提高***的控制性能。
如图4所示的高压直流输电***的混杂换流器，将传统的带变压器的12脉波换流器与可控串联补偿换相的无变压器6脉波换流器构成18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥1、2在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器5的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器5的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器5的原边绕组通过第一断路器6与交流母线8连接；无变压器的6脉波换流桥3在交流侧通过在带过电压保护氧化锌变阻器11的电容器10与可关断晶闸管12和电抗器13构成的控制回路连接后经第二断路器7与交流母线8连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥1、2串联，另一端与第一直流输电线路4连接。其优点是：节省变压器，提高电压等级，减少谐波和提高***的动态性能，并更进一步提高***的控制性能。

Claims (4)

1、一种高压直流输电***的混杂换流器，含有带变压器的传统换流器和无变压器的换流器，其特征在于传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂变流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥(1，2)在直流侧串联后一端与第一直流输电线路(4)连接，在交流侧分别与变压器(5)的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器(5)的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器(5)的原边绕组经过第一断路器(6)与交流母线(8)连接；无变压器的6脉波换流桥(3)在交流侧通过第二断路器(7)与交流母线(8)连接，在直流侧一端与传统的12脉波换流桥(1，2)串联，另一端与第二直流输电线路(9)连接。
2、一种高压直流输电***的混杂换流器，含有带变压器的传统换流器和无变压器的电容器换相的换流器，其特征在于传统的带变压器的12脉波换流器与无变压器的电容器换相的换流器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥(1，2)在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器(5)的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器(5)的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器(5)的原边绕组通过第一断路器(6)与交流母线(8)连接；无变压器的6脉波换流桥(3)在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器(11)的电容器(10)和第二断路器(7)与交流母线(8)连接，在直流侧一端与传统的带变压器的12脉波换流桥(1，2)串联，另一端与第一直流输电线路(4)连接。
3、一种高压直流输电***的混杂换流器，含有带变压器的传统换流器和无变压器的可控电容换相的换流器，其特征在于传统的带变压器的12脉波换流器与可控电容器换相的无变压器6脉波换流器构成的18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥(1，2)在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器(5)的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器(5)的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器(5)的原边绕组通过第一断路器(6)与交流母线(8)连接；无变压器的6脉波换流桥(3)在交流侧通过带过电压保护氧化锌变阻器(11)与可关断晶闸管(12)的电容器(10)和第二断路器(7)与交流母线(8)连接，在直流侧一端与传统的带变压器的12脉波换流桥(1，2)串联，另一端与第一直流输电线路(4)连接。
4、一种高压直流输电***的混杂换流器，含有带变压器的传统换流器和无变压可控串联补偿换相的换流器，其特征在于传统的带变压器的12脉波换流器与可控串联补偿换相的无变压器6脉波换流器构成18脉波混杂换流器：传统的带变压器的12脉波换流器的两个6脉波换流桥(1，2)在直流侧串联后一端接地，在交流侧分别与变压器(5)的彼此相移30°的两个副边绕组连接；变压器(5)的一个副边绕组与原边绕组为Y/Y-11连接，另一个副边绕组与原边绕组为Y/Δ-10连接，变压器(5)的原边绕组通过第一断路器(6)与交流母线(8)连接；无变压器的6脉波换流桥(3)在交流侧通过在带过电压保护氧化锌变阻器(11)的电容器(10)与可关断晶闸管(12)和电抗器(13)构成的控制回路连接后经第二断路器(7)与交流母线(8)连接，在直流侧一端与传统的带变压器的12脉波换流桥(1，2)串联，另一端与第一直流输电线路(4)连接。
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