【技術實現步驟摘要】
本申請涉及柔性交流變換，具體而言，涉及一種多端口柔性互聯裝置、交直流混合輸電系統和交流變電站。
技術介紹
1、柔性互聯方案能夠實現電力系統不同區域電源之間相互連接，相互支援，使供電網絡閉合運行，提高用戶的供電可靠性。
2、傳統電力系統的合環運行方式是基于雙路電源的供電方式，將線路、變壓器或斷路器連接構成網絡閉合運行方式，類似于“手拉手”的供電網絡。隨著新型電力系統發展，為了進一步提升用戶供電可靠性，更好的對新能源進行就地消納，供電網絡、電源形式以及負荷特性復雜度增加，雙路電源互聯無法滿足應用需求，大于2路電源之間的多端互聯的需求逐漸增加。
3、多端柔性互聯能夠充分調配區域之間的能源，具有更好的靈活性和可靠性。而現有柔性互聯的解決方案存在如下缺陷：
4、(1)ac-dc-ac的交直交變流器將兩路電源的交流母線連接起來，背靠背的兩個變流器中間有直流母線隔離，交流側分別調節交流電壓幅值和相位，可以實現柔性合環，由于有公共的直流母線，增加互聯的端數可以通過增加交直變流器實現，該方案雖然在原理上能夠實現多端互聯，但是在調控潮流時，變流器要耐受全電壓、全電流，成本、損耗和占地都較高。
5、(2)“cn115483683a柔性交流合環裝置及系統”是申請人提出的一種串并聯型的柔性互聯方案，與交直交變流器方案相比，該方案在連接的兩個電源點幅值差和相角差差較小時，由于換流器僅流經部分功率，成本、占地和效率具有顯著優勢。但是該方案在拓展到多端互聯應用時，也存在較多弊端。例如，該方案為交流端口兩兩連接和調
6、因此，在現有技術中，缺少一種同時滿足靈活性、經濟性要求的多端互聯裝置解決方案。
技術實現思路
1、本申請旨在提出一種多端口柔性互聯裝置、交直流混合輸電系統和交流變電站，以解決上述的至少一種問題。
2、根據本申請的一方面，提出一種多端口柔性交流互聯裝置，包括公共交流母線和多個三相串聯單元，所述三相串聯單元一端電連接所述公共交流母線，另一端引出交流端口，其中：每個所述三相串聯單元均包括多個分相串聯單元，每個所述分相串聯單元均包括串聯連接的電抗器和換流鏈。
3、根據一些實施例，所述交流端口和/或公共母線的電壓向量頻率相同；或所述交流端口和/或公共母線的電壓向量在容忍周期內頻率變化的積分為0。
4、根據一些實施例，所述公共母線的電壓幅值和相位通過調節任一個所述三相串聯單元的換流鏈的輸出電壓建立。
5、根據一些實施例，所述換流鏈包括多個串聯的功率模塊，所述容忍周期的長度和所述功率模塊的個數成正比。
6、根據一些實施例，所述公共交流母線的電壓幅值為所述多個三相串聯單元交流端口電壓幅值的平均值；所述公共交流母線的電壓相角為所述多個三相串聯單元交流端口電壓相角的中間值。
7、根據一些實施例，所述功率模塊包括交直交功率子模塊或交直功率模塊，其中，所述交直交功率模塊包括第一橋式電路和/或第二橋式電路；所述交直功率模塊包括第三橋式電路，所述第三橋式電路包括功率半導體器件和直流電容。
8、根據一些實施例，所述第一橋式電路和所述第二橋式電路的直流端并聯，其中，所述第一橋式電路和/或所述第二橋式電路包括功率半導體器件和直流電容。
9、根據一些實施例，所述第二橋式電路的交流端與外部隔離供能裝置電連接，所述外部隔離供能裝置為所述交直交功率子模塊提供相互隔離的交流電源。
10、根據一些實施例，所述隔離供能單元包括多繞組變壓器，所述多繞組變壓器的原邊連接所述三相串聯單元的交流端口或外部交流電源，副邊與所述第二橋式電路的交流端電連接。
11、根據一些實施例，所述隔離供能單元包括多個高頻隔離供能模塊，每個所述高頻隔離供能模塊均包括高頻變壓器和高頻全橋模塊，其中，所述高頻全橋模塊的直流側并聯，交流側通過所述高頻變壓器與所述交直交功率模塊的交流端電連接。
12、根據一些實施例，所述高頻全橋模塊包括以單相全橋連接方式連接的功率半導體和直流電容。
13、根據一些實施例，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括功率半導體支路、二極管整流橋和直流電容，所述直流電容并聯連接在所述二極管整流橋的直流端，其中，所述功率半導體支路并聯連接在所述二極管整流橋的交流端；或所述功率半導體支路并聯連接在所述二極管整流橋的直流端。
14、根據一些實施例，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括二極管整流橋，且在所述二極管整流橋的上橋臂或下橋臂中各個二極管的兩端增加反并聯igbt。
15、根據一些實施例，所述通流阻斷模塊還包括機械開關，所述機械開關與所述二極管整流橋的交流端串聯。
16、根據一些實施例，所述通流阻斷模塊的直流電容的兩端并聯放電回路，所述放電回路包括串聯連接的放電電阻和放電開關，且所述直流電容和所述放電回路并聯連接后與隔離開關串聯。
17、根據一些實施例，所述功率半導體支路包括至少一個功率半導體器件，所述至少一個功率半導體器件串聯限流回路。
18、根據一些實施例，當所述功率半導體支路導通時，所述通流阻斷模塊處于通態工作狀態；當所述功率半導體支路關閉時，且所述直流電容電壓抬升后，所述通流阻斷模塊處于阻斷工作狀態；當所述功率半導體支路關閉時，以及在所述直流電容電壓抬升和所述機械開關分斷后，所述通流阻斷模塊處于分斷工作狀態。
19、根據一些實施例，所述多端口柔性互聯裝置還包括啟動單元，所述啟動單元并聯連接在所述公共交流母線上，其中，所述啟動單元包括以星形方式連接的開關。
20、根據一些實施例，所述換流鏈為多個交直功率模塊的串聯連接，所述交直功率模塊由四組功率半導體器件和直流電容構成；所述多端口柔性互聯裝置還包括平衡補償單元，其中，所述平衡補償單元的交流側直接連接或經變壓器電連接所述公共交流母線。
21、根據一些實施例，所述平衡補償單元包括無功發生器和/或交直變流器，其中，所述無功發生器包括星接或角接的鏈式結構，其中，所述鏈式結構包括三相換流鏈，且所述無功發生器中的每相換流鏈由交直功率模塊級聯而成；所述交直變流器包括模塊化多電平換流器、兩電平換流器和/或三電平換流器。
22、根據一些實施例，所述無功發生器中的交直功率模塊包括直流電容，且所述無功發生器中的交直功率模塊中的直流電容還連接供能單元或儲能單元，其中：所述供能單元包括多繞組變壓器和整流橋，所述多繞組變壓器副邊經整流橋連接交直功率模塊的直流電容；或所述儲能單元與無功發生器中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，包括公共交流母線和多個三相串聯單元，所述三相串聯單元一端電連接所述公共交流母線，另一端引出交流端口，其中：
2.如權利要求1所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，
3.如權利要求2所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述公共母線的電壓幅值和相位通過調節任一個所述三相串聯單元的換流鏈的輸出電壓建立。
4.如權利要求2所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括多個串聯的功率模塊，所述容忍周期的長度和所述功率模塊的個數成正比。
5.如權利要求1所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，
6.如權利要求4所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述功率模塊包括交直交功率子模塊或交直功率模塊，其中，
7.如權利要求6所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述第一橋式電路和所述第二橋式電路的直流端并聯，其中，所述第一橋式電路和/或所述第二橋式電路包括功率半導體器件和直流電容。
8.如權利要求6所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述第二橋
9.如權利要求8所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述隔離供能單元包括多繞組變壓器，所述多繞組變壓器的原邊連接所述三相串聯單元的交流端口或外部交流電源，副邊與所述第二橋式電路的交流端電連接。
10.如權利要求8所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述隔離供能單元包括多個高頻隔離供能模塊，每個所述高頻隔離供能模塊均包括高頻變壓器和高頻全橋模塊，其中，
11.如權利要求10所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述高頻全橋模塊包括以單相全橋連接方式連接的功率半導體和直流電容。
12.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括功率半導體支路、二極管整流橋和直流電容，所述直流電容并聯連接在所述二極管整流橋的直流端，其中，所述功率半導體支路并聯連接在所述二極管整流橋的交流端；或
13.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括二極管整流橋，且在所述二極管整流橋的上橋臂或下橋臂中各個二極管的兩端增加反并聯IGBT。
14.如權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述通流阻斷模塊還包括機械開關，所述機械開關與所述二極管整流橋的交流端串聯。
15.如權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述通流阻斷模塊的直流電容的兩端并聯放電回路，所述放電回路包括串聯連接的放電電阻和放電開關，且所述直流電容和所述放電回路并聯連接后與隔離開關串聯。
16.根據權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述功率半導體支路包括至少一個功率半導體器件，所述至少一個功率半導體器件串聯限流回路。
17.如權利要求14所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，
18.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述多端口柔性互聯裝置還包括啟動單元，所述啟動單元并聯連接在所述公共交流母線上，其中，所述啟動單元包括以星形方式連接的開關。
19.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈為多個交直功率模塊的串聯連接，所述交直功率模塊由四組功率半導體器件和直流電容構成；所述多端口柔性互聯裝置還包括平衡補償單元，其中，所述平衡補償單元的交流側直接連接或經變壓器電連接所述公共交流母線。
20.如權利要求19所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述平衡補償單元包括無功發生器和/或交直變流器，其中，
21.如權利要求20所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述無功發生器中的交直功率模塊包括直流電容，且所述無功發生器中的交直功率模塊中的直流電容還連接供能單元或儲能單元，其中：
22.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述公共交流母線對地連接外部過電壓保護裝置，所述換流鏈兩端跨接所述過電壓保護裝置。
23.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述電抗器布置在所述交流端口側，且所述多端口柔性互聯裝置根據所述電抗器電流與所述公共交流母線的電壓矢量的乘積生成有功功率控制指令和/或無功功率控制指令。
24.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述多端口柔性互聯裝置還包括控制模塊，所述控制模塊包括多個子系統控制器...
【技術特征摘要】
1.一種多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，包括公共交流母線和多個三相串聯單元，所述三相串聯單元一端電連接所述公共交流母線，另一端引出交流端口，其中：
2.如權利要求1所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，
3.如權利要求2所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述公共母線的電壓幅值和相位通過調節任一個所述三相串聯單元的換流鏈的輸出電壓建立。
4.如權利要求2所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括多個串聯的功率模塊，所述容忍周期的長度和所述功率模塊的個數成正比。
5.如權利要求1所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，
6.如權利要求4所述的多端口柔性交流互聯裝置，其特征在于，所述功率模塊包括交直交功率子模塊或交直功率模塊，其中，
7.如權利要求6所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述第一橋式電路和所述第二橋式電路的直流端并聯，其中，所述第一橋式電路和/或所述第二橋式電路包括功率半導體器件和直流電容。
8.如權利要求6所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述第二橋式電路的交流端與外部隔離供能裝置電連接，所述外部隔離供能裝置為所述交直交功率子模塊提供相互隔離的交流電源。
9.如權利要求8所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述隔離供能單元包括多繞組變壓器，所述多繞組變壓器的原邊連接所述三相串聯單元的交流端口或外部交流電源，副邊與所述第二橋式電路的交流端電連接。
10.如權利要求8所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述隔離供能單元包括多個高頻隔離供能模塊，每個所述高頻隔離供能模塊均包括高頻變壓器和高頻全橋模塊，其中，
11.如權利要求10所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述高頻全橋模塊包括以單相全橋連接方式連接的功率半導體和直流電容。
12.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括功率半導體支路、二極管整流橋和直流電容，所述直流電容并聯連接在所述二極管整流橋的直流端，其中，所述功率半導體支路并聯連接在所述二極管整流橋的交流端；或
13.如權利要求1所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述換流鏈包括通流阻斷模塊，所述通流阻斷模塊包括二極管整流橋，且在所述二極管整流橋的上橋臂或下橋臂中各個二極管的兩端增加反并聯igbt。
14.如權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述通流阻斷模塊還包括機械開關，所述機械開關與所述二極管整流橋的交流端串聯。
15.如權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述通流阻斷模塊的直流電容的兩端并聯放電回路，所述放電回路包括串聯連接的放電電阻和放電開關，且所述直流電容和所述放電回路并聯連接后與隔離開關串聯。
16.根據權利要求12所述的多端口柔性互聯裝置，其特征在于，所述功率...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝曄源，王宇，
申請(專利權)人：南京南瑞繼保電氣有限公司，
類型：發明
國別省市：
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