CN204030621U - 用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备 - Google Patents

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杨洋
虞苍璧
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Abstract

用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备，整流侧、逆变侧通过直流输电电缆连接，所述的逆变侧功率单元利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路。所述的整流侧、逆变侧功率单元直流侧电容器并联短路保护装置，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆连接，形成所需直流电压，向功率单元输电。在逆变侧功率单元输出侧利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路，省略一个电抗器，且功率单元的新型保护电路，使轻型直流输电设备具有很高的稳定性，且为直流输电设备的新型控制方法提供了合理的硬件结构。

Description

用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于应用于采用多绕组结构变压器的轻型直流输电设备。
背景技术
国家大力开发和利用可再生清洁能源，可再生能源一般分散性强、且远离负荷中心，接入***后还会影响整个电网的稳定情况，模块化设计的轻型直流输电HVDC Light作为一种新型的直流输电技术，拥有广泛的应用前景。
轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器(VSC)和脉宽调制技术的直流输电技术。基于VSC技术的轻型直流输电的特点主要表现在以下几个方面：
(1)VSC换流器为无源逆变，对受端***没有要求。
(2)VSC换流器产生的谐波大为减弱，对无功功率的需要也大大减少。
(3)不会出现换相失败故障。
(4)模块化设计使轻型直流输电的设计、生产、安装和调试周期大为缩短。
(5)可实现无人值班或少人值守。
(6)控制器可根据交流***的需要实现自动调节，从而减少通信的投资及其运行维护费用。
因此，作为一项新型的输电技术，HVDC Light以其自身的特点在应用方面显示出了很大的优越性。与新的控制算法相结合，HVDC Light技术在减少输电线路电压降落和电压闪变、进一步提高电能质量方面能够获得更好的性能；与现有交流输电线路相比，可以大幅度降低线损。
目前，采用上述控制方法的轻型直流输电设备，在逆变侧输出端LCL滤波设备的结构为由两个电抗器和一个滤波器构成。且轻型直流输电设备的功率单元的保护电路还需进一步改进。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种轻型直流输电设备，采用多绕组移相变压器作为输入变压器，在逆变侧功率单元输出侧利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路，省略一个电抗器，且功率单元设计了一个新型的保护电路，使轻型直流输电设备具有很高的稳定性，且为直流输电设备的新型控制方法提供了合理的硬件结构。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备，所述的轻型直流输电设备整流侧、逆变侧采用功率单元串联多电平结构，整流侧、逆变侧均包括12个功率单元，功率单元基本结构为交-直-交三相整流、逆变电路；输入侧移相变压器的副边有12组0.5kV绕组，每一功率单元通过LC滤波电路连接至移相变压器的其中一个副边绕组，每一个功率单元的直流侧电压控制在850V，所有功率单元的直流侧通过首尾连接方式使总的直流侧输出电压为850*12＝10200V；整流侧、逆变侧通过直流输电电缆连接，其特征在于，所述的逆变侧功率单元利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路。
所述的整流侧、逆变侧功率单元直流侧电容器并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件构成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆连接，形成所需直流电压，向功率单元输电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用多绕组移相变压器作为输入变压器，在逆变侧功率单元输出侧利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路，省略一个电抗器，且功率单元设计了一个新型的保护电路，使轻型直流输电设备具有很高的稳定性，且为直流输电设备的新型控制方法提供了合理的硬件结构。
附图说明
图1为轻型直流输电设备结构图。
图2为功率单元的结构图。
图3为轻型直流输电设备的具体结构图。
具体实施方式
见图1、图2，用变压器副边绕组形成LCL滤波电路的轻型直流输电设备，所述的轻型直流输电设备整流侧、逆变侧采用功率单元串联多电平结构，整流侧、逆变侧均包括12个功率单元，功率单元基本结构为交-直-交三相整流、逆变电路；输入侧移相变压器的副边有12组0.5kV绕组，每一功率单元通过LC滤波电路连接至移相变压器的其中一个副边绕组，每一个功率单元的直流侧电压控制在850V，所有功率单元的直流侧通过首尾连接方式使总的直流侧输出电压为850*12＝10200V；整流侧、逆变侧通过直流输电电缆连接。
所述的轻型直流输电设备的逆变侧单元利用变压器副边绕组的漏抗与LC滤波电路形成LCL滤波，与传统的LCL滤波电路相比省略了一个电抗器。本实用新型的副边绕组电抗与LC滤波直接连接，利用副边绕组的漏抗省略一个电抗器。同时基于abc/dq旋转变换的同步坐标控制逆变电源具有很高稳态性能，设计控制器有效地抑制了各单元电流环比例系数减小引起的三相电流不平衡，获得高质量的输出电流波形。
见图3，整流侧，移相变压器原边接入高压交流***，在副边形成低压交流电送入功率单元。功率单元为IGBT所组成的三相可控整流电路整流，在直流侧电容C两端形成直流电压，直流侧电容器C输出端并联两个串联的电子式开关器件IGBT1和IGBT2，通过两个串联的电子式开关器件IGBT1、IGBT2的串联点及直流电容C负极输出稳定的直流电压。正常工作时，IGBT1处于开通状态，IGBT2处于关断状态。当直流侧出现短路故障时，电子式开关器件IGBT1关断，起到故障保护的作用。直流侧电容C是直流侧储能元件，可缓冲桥臂开断的冲击电流、减小直流侧的电压谐波，并为功率单元提供电压支撑，最终将所有直流侧输出端级联起来，形成高压直流电压输出。
逆变侧，直流电压通过电子式开关器件IGBT3、IGBT4的串联点加在电容器两端，然后经过由IGBT所组成的三相可控逆变电路逆变成交流电压输出。正常工作时IGBT3处于开通状态，IGBT4处于关断状态。当直流侧出现短路故障时，IGBT3关断，起到故障保护的作用。将直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，采用电容和电阻分压使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元采用PWM脉宽调制技术将直流电压逆变输出交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。直流侧电容是其直流侧储能元件，可缓冲桥臂开断的冲击电流、减小直流侧的电压谐波，并为功率单元提供电压支撑。
所述的直流输电电缆由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层三层挤压成绝缘层，中间导体为铝材单芯导体。具有高强度、环保和方便掩埋等特点。

Claims (2)

1.用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备，所述的轻型直流输电设备整流侧、逆变侧采用功率单元串联多电平结构，整流侧、逆变侧均包括12个功率单元，功率单元基本结构为交-直-交三相整流、逆变电路；输入侧移相变压器的副边有12组0.5kV绕组，每一功率单元通过LC滤波电路连接至移相变压器的其中一个副边绕组，每一个功率单元的直流侧电压控制在850V，所有功率单元的直流侧通过首尾连接方式使总的直流侧输出电压为10200V；整流侧、逆变侧通过直流输电电缆连接，其特征在于，所述的逆变侧功率单元利用变压器的电抗与LC滤波回路直接连接形成LCL滤波电路。
2.根据权利要求1所述的用变压器副边绕组形成滤波电路的轻型直流输电设备，其特征在于，所述的整流侧、逆变侧功率单元直流侧电容器并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件构成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆连接，形成所需直流电压，向功率单元输电。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106374420A (zh) * 2016-11-16 2017-02-01 许继集团有限公司 一种直流微电网变流器

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CN106374420A (zh) * 2016-11-16 2017-02-01 许继集团有限公司 一种直流微电网变流器

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