CN212183139U - 一种对称单极型柔性直流换流站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及柔性直流输电技术领域，公开了一种对称单极型柔性直流换流站，包括模块化多电平换流器、变压器和接地模块，变压器的输入端用于与交流电网连接，变压器的输出端与模块化多电平换流器的输入端连接，变压器的阀侧绕组的中性点通过接地模块接地，变压器的网侧绕组的中性点接地或不接地；接地模块包括串联的大电阻单元和大电感单元。本实用新型的对称单极型柔性直流换流站能够采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资；而且，使用的设备数量相对较少，使得对称单极型柔性直流换流站的结构更为简单化，从而降低了成本。此外，本实用新型的对称单极型柔性直流换流站的接地效果良好，能够为全站设备提供有效的地电位参考。
Description
技术领域
本实用新型涉及柔性直流输电技术领域，特别是涉及一种对称单极型柔性直流换流站。
背景技术
柔性直流输电作为新一代的直流输电技术，相比于交流输电和常规直流输电，其在传输能量的同时，还能灵活地调节与之相连的交流***电压，具有可控性较好、运行方式灵活等显著优点，因而被广泛地应用于风电并网、无源网络供电、电网异步互联等场景。
目前，现有的柔性直流换流站一般由换流器和换流变压设备等组成。其中，柔性直流换流站主要采用以下两种方式接地；第一种方式是：在柔性直流换流站中的变压器阀侧绕组中性点位置经大电阻接地，如图1所示；第二种方式是：在柔性直流换流站中的变压器阀侧位置经星型连接电抗器接地，如图2所示。但是，本发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下技术问题：当柔性直流换流站采用第一种方式接地时，尽管接地效果良好，但是会导致柔性直流换流站无法采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资；而当柔性直流换流站采用第二中方式接地时，使用设备数量较多，增加了柔性直流换流站成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种对称单极型柔性直流换流站，能够采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资，而且使用的设备数量相对较少。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种对称单极型柔性直流换流站，包括模块化多电平换流器、变压器和接地模块，所述变压器的输入端用于与交流电网连接，所述变压器的输出端与所述模块化多电平换流器的输入端连接，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地；所述接地模块包括串联的大电阻单元和大电感单元。
作为优选方案，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地，具体为：
所述变压器的阀侧绕组的中性点与所述大电阻单元的第一端连接，所述大电阻单元的第二端与所述大电感单元的第一端连接，所述大电感单元的第二端接地。
作为优选方案，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地，具体为：
所述变压器的阀侧绕组的中性点与所述大电感单元的第一端连接，所述大电感单元的第二端与所述大电阻单元的第一端连接，所述大电阻单元的第二端接地。
作为优选方案，所述大电阻单元为电阻器。
作为优选方案，所述大电感单元为干式空心电抗器或电压互感器。
与现有技术相比，本实用新型提供一种对称单极型柔性直流换流站，通过使所述对称单极型柔性直流换流站中的所述变压器的阀侧绕组的中性点通过串联的所述大电阻单元和大电感单元接地，使得所述对称单极型柔性直流换流站能够采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资；而且，使用的设备数量相对较少，使得所述对称单极型柔性直流换流站的结构更为简单化，从而降低了成本。此外，本实用新型实施例的所述对称单极型柔性直流换流站的接地效果良好，能够为全站设备提供有效的地电位参考。
附图说明
图1是现有技术中的对称单极型柔性直流换流站的一种接地方式示意图；
图2是现有技术中的对称单极型柔性直流换流站的另一种接地方式示意图；
图3是本实用新型实施例提供的对称单极型柔性直流换流站的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的模块化多电平换流器的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种功率单元的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的另一种功率单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图3，是本实用新型实施例提供的对称单极型柔性直流换流站的结构示意图。
在本实用新型实施例中，所述对称单极型柔性直流换流站包括模块化多电平换流器1、变压器2和接地模块3，所述变压器2的输入端用于与交流电网连接，所述变压器2的输出端与所述模块化多电平换流器1的输入端连接，所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块3接地；所述接地模块3包括串联的大电阻单元31和大电感单元32。
其中，所述变压器2的输入端通过交流母线与所述交流电网连接；所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块3接地，具体表现为：所述变压器2的阀侧绕组的中性点与所述接地模块3的一端连接，所述接地模块3的另一端接地。
在本实用新型实施例中，所述对称单极型柔性直流换流站的工作原理，具体为：所述交流电网输出的交流电经所述交流母线输入，流经所述变压器2后，经所述模块化多电平换流器1转换为直流电并输出。
在本实用新型实施例中，通过使所述对称单极型柔性直流换流站中的所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过串联的所述大电阻单元31和大电感单元32接地，使得所述对称单极型柔性直流换流站能够采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资；而且，使用的设备数量相对较少，使得所述对称单极型柔性直流换流站的结构更为简单化，从而降低了成本。此外，本实用新型实施例的所述对称单极型柔性直流换流站的接地效果良好，能够为全站设备提供有效的地电位参考。
需要说明的是，所述零序注入设计方法，具体为：在柔性直流换流站的输出电压中注入一定含量的零序分量(一般为三次谐波)，以此在相同的相电压峰值条件下，获得更高的线电压峰值，提高直流电压利用率。
在一种优选实施方式中，所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块3接地，具体为：
所述变压器2的阀侧绕组的中性点与所述大电阻单元31的第一端连接，所述大电阻单元31的第二端与所述大电感单元32的第一端连接，所述大电感单元32的第二端接地。
在另一种优选实施方式中，所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块3接地，具体为：
所述变压器2的阀侧绕组的中性点与所述大电感单元32的第一端连接，所述大电感单元32的第二端与所述大电阻单元31的第一端连接，所述大电阻单元31的第二端接地。
在本实用新型实施例中，所述大电阻单元31的类型可以根据实际使用情况设置，只需满足确保所述大电阻单元31具有较大的电阻值即可；工程经验中所述大电阻单元31的电阻值一般为千欧级别。为了使结构简单化，以降低成本，优选地，本实施例中所述大电阻单元31为电阻器。
此外，所述大电感单元32的类型也可以根据实际使用情况设置，只需满足确保所述大电感单元32具有较大的电感值即可；工程经验中所述大电感单元32的电感值一般为千亨特级别。为了使结构简单化，以降低成本，优选地，本实施例中所述大电感单元32为干式空心电抗器或能够等效为电感的其它设备，比如电压互感器。
在本实用新型实施例中，柔性直流换流站存在零序通路，在柔性直流换流站采用变压器阀侧绕组中性点位置经大电阻接地的方式的情况下，当柔性直流换流站采取零序注入设计方法后，接地电阻的功耗较大，导致柔性直流换流站的功耗增大，进而增加了设备投资。本实用新型实施例通过使所述对称单极型柔性直流换流站中的所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过串联的所述大电阻单元31和大电感单元32接地，有效地避免了对称单极型柔性直流换流站采取零序注入设计方法后，设备投资增加的问题，即所述对称单极型柔性直流换流站能够采用零序注入等优化的***设计方法来降低设备投资。
在一种优选实施方式中，所述变压器2的网侧绕组可以根据输入所述对称单极型柔性直流换流站的交流母线电压来选择相应的接地方式；
具体地，在所述对称单极型柔性直流换流站的交流母线电压大于或等于220V时，所述变压器2的网侧绕组的中性点接地；
在所述对称单极型柔性直流换流站的交流母线电压小于或等于110V时，所述变压器2的网侧绕组的中性点与通过消弧线圈接地，或所述变压器2的网侧绕组的中性点不接地。
在本实用新型实施例中，通过在所述对称单极型柔性直流换流站的交流母线电压大于或等于220V时，使所述变压器2的网侧绕组的中性点直接接地，而在所述对称单极型柔性直流换流站的交流母线电压小于或等于110V时，使所述变压器2的网侧绕组的中性点通过消弧线圈接地，或使所述变压器2的网侧绕组的中性点不接地，从而使得在不同交流母线电压下，均能确保所述对称单极型柔性直流换流站具有良好的接地效果，进而进一步确保了所述对称单极型柔性直流换流站的安全性。
如图4所示，在一种优选实施方式中，所述模块化多电平换流器1包括三个桥臂11，所述桥臂11的第一端即为所述模块化多电平换流器1的第一输出端，所述桥臂11的第二端即为所述模块化多电平换流器1的第二输出端，所述桥臂11中点即为所述模块化多电平换流器1的输入端；
所述桥臂11包括两个功率模块111、第一桥臂电抗器L1以及第二桥臂电抗器L2，一个所述功率模块111的第一端即为所述桥臂11的第一端，该功率模块111的第二端与所述第一桥臂电抗器L1的第一端连接，所述第一桥臂电抗器L1的第二端即为所述桥臂11的中点；所述第一桥臂电抗器L1的第二端与所述第二桥臂电抗器L2的第一端连接，所述第二桥臂电抗器L2的第二端与另一个所述功率模块111的第一端连接，该功率模块111的第二端即为所述桥臂11的第二端。
可以理解的，每一所述桥臂11的第一端相连接，每一所述桥臂11的第二端相连接，一个所述桥臂11的中点对应连接所述变压器2的一个输出端。
进一步地，结合图4和图5所示，在一种优选实施方式中，所述功率模块111包括多个功率单元，一个所述功率单元的第二端与另一个所述功率单元的第一端连接；
所述功率单元包括第一绝缘栅双极型晶体管VT1、第二绝缘栅双极型晶体管VT2、第三绝缘栅双极型晶体管VT3、第四绝缘栅双极型晶体管VT4、第一电容C1、第一电阻R1和第一开关W1，所述第一绝缘栅双极型晶体管VT1的集电极即为所述功率单元的第一端，所述第一绝缘栅双极型晶体管VT1的集电极分别与所述第三绝缘栅双极型晶体管VT3的集电极、所述第一电容C1的第一端以及所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管VT1的发射极分别与所述第二绝缘栅双极型晶体管VT2的集电极以及所述第一开关W1的第一端连接，所述第一开关W1的第二端分别与所述第二绝缘栅双极型晶体管VT2的集电极以及所述第四绝缘栅双极型晶体管VT4的集电极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管VT2的发射极即为所述功率单元的第二端，所述第二绝缘栅双极型晶体管VT2的发射极分别与所述第四绝缘栅双极型晶体管VT4的发射极、所述第一电容C2的第二端以及所述第一电阻R2的第二端连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管VT3的发射极与所述第四绝缘栅双极型晶体管VT4的集电极连接。
可以理解的，在多个所述功率单元中，多个所述功率单元依次连接，即一个所述功率单元的第二端只与另一个所述功率单元的第一端连接，在连接后的多个所述功率单元中，首个所述功率单元的第一端即为所述功率模块111的第一端，末尾的所述功率单元的第二端即为所述功率模块111的第二端。
此外，所述第一电阻R1和所述第一电容C1的类型可以根据实际使用情况设置；优选地，本实施例中所述第一电阻R1为均压电阻；所述第一电容C1为功率模块电容。
结合图4和图6所示，在另一种优选实施方式中，所述功率模块111包括多个功率单元，一个所述功率单元的第二端与另一个所述功率单元的第一端连接；
所述功率单元包括第五绝缘栅双极型晶体管VT5、第六绝缘栅双极型晶体管VT6、第二电容C2、第二电阻R2和第二开关W2，所述第五绝缘栅双极型晶体管VT5的集电极即为所述功率单元的第一端，所述第五绝缘栅双极型晶体管VT5的集电极分别与所述第二电容C2的第一端以及所述第二电阻R2的第一端连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管VT5的发射极分别与所述第六绝缘栅双极型晶体管VT6的集电极以及所述第二开关W2的第一端连接，所述第六绝缘栅双极型晶体管VT6的发射极即为所述功率单元的第二端，所述第六绝缘栅双极型晶体管VT6的发射极分别与所述第二开关W2的第二端、所述第二电容C2的第二端以及所述第二电阻R2的第二端连接。
需要说明的是，所述第二电阻R2和所述第二电容C2的类型可以根据实际使用情况设置；优选地，本实施例中所述第二电阻R2为均压电阻；所述第二电容C2为功率模块电容。
此外，在本实用新型实施例中，所述对称单极型柔性直流换流站还包括用于测量、保护的相关设备。
综上，本实用新型提供一种对称单极型柔性直流换流站，包括模块化多电平换流器、变压器和接地模块，所述变压器的输入端与交流母线连接，所述变压器的输出端与所述模块化多电平换流器的输入端连接，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地；所述接地模块包括串联的大电阻单元和大电感单元。通过使所述对称单极型柔性直流换流站中的所述变压器2的阀侧绕组的中性点通过串联的所述大电阻单元31和大电感单元32接地，使得所述对称单极型柔性直流换流站能够采用零序注入等优化的***设计方法，以降低设备投资；而且，使用的设备数量相对较少，使得所述对称单极型柔性直流换流站的结构更为简单化，从而降低了成本。此外，本实用新型实施例的所述对称单极型柔性直流换流站的接地效果良好，能够为全站设备提供有效的地电位参考。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种对称单极型柔性直流换流站，其特征在于，包括模块化多电平换流器、变压器和接地模块，所述变压器的输入端用于与交流电网连接，所述变压器的输出端与所述模块化多电平换流器的输入端连接，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地；所述接地模块包括串联的大电阻单元和大电感单元。
2.如权利要求1所述的对称单极型柔性直流换流站，其特征在于，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地，具体为：
所述变压器的阀侧绕组的中性点与所述大电阻单元的第一端连接，所述大电阻单元的第二端与所述大电感单元的第一端连接，所述大电感单元的第二端接地。
3.如权利要求1所述的对称单极型柔性直流换流站，其特征在于，所述变压器的阀侧绕组的中性点通过所述接地模块接地，具体为：
所述变压器的阀侧绕组的中性点与所述大电感单元的第一端连接，所述大电感单元的第二端与所述大电阻单元的第一端连接，所述大电阻单元的第二端接地。
4.如权利要求1-3任一项所述的对称单极型柔性直流换流站，其特征在于，所述大电阻单元为电阻器。
5.如权利要求1-3任一项所述的对称单极型柔性直流换流站，其特征在于，所述大电感单元为干式空心电抗器或电压互感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020347430.1U CN212183139U (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种对称单极型柔性直流换流站 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202020347430.1U CN212183139U (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种对称单极型柔性直流换流站 |
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| CN202020347430.1U Active CN212183139U (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种对称单极型柔性直流换流站 |
Country Status (1)
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- 2020-03-18 CN CN202020347430.1U patent/CN212183139U/zh active Active
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