【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)，特別涉及一種新型ac/dc變換器及直流側(cè)短路故障穿越方法。
技術(shù)介紹
1、柔性直流輸電是可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)的有效手段。常見(jiàn)的柔性直流輸電變流器拓?fù)渲饕悄K化多電平變流器(modular?multilevel?converter，mmc)。mmc技術(shù)成熟度高，電能質(zhì)量良好，得到了若干工程化應(yīng)用。然而，mmc基于半橋雙星接結(jié)構(gòu)的電路，使其模塊數(shù)量非常多，導(dǎo)致體積巨大、成本高昂，這是阻礙交直流電網(wǎng)發(fā)展的重要因數(shù)之一。
2、針對(duì)直流側(cè)發(fā)生瞬時(shí)性雙極短路故障，mmc采用半全混合方案可實(shí)現(xiàn)交流側(cè)故障隔離和直流側(cè)故障電流快速衰減，達(dá)到故障快速恢復(fù)、為交流系統(tǒng)提供無(wú)功支撐的效果，實(shí)現(xiàn)了故障穿越。但半全混合方案需要增加大量的全橋模塊，導(dǎo)致成本、體積、損耗進(jìn)一步明顯增加。
3、因此，需要設(shè)計(jì)一種新型ac/dc變換器及直流側(cè)短路故障穿越方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種新型ac/dc變換器，其中，所述變換器包括并聯(lián)的開(kāi)關(guān)閥以及輔助分流支路，其中：
2、所述開(kāi)關(guān)閥包括串聯(lián)的三個(gè)開(kāi)關(guān)閥單元，所述開(kāi)關(guān)閥單元包括并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電容閥串和兩個(gè)新型開(kāi)關(guān)閥串，所述開(kāi)關(guān)電容閥串包括多個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)電容模塊；所述新型開(kāi)關(guān)閥串包括上橋臂和下橋臂，所述上橋臂和下橋臂均包括串聯(lián)的單橋臂型的第一功率模塊以及雙橋臂型的第二功率模塊，所述上橋臂和下橋臂通過(guò)連接中點(diǎn)對(duì)稱式串聯(lián)；
3、所述輔助分流支路包括串聯(lián)支路以及兩
4、進(jìn)一步地，所述變換器還包括兩個(gè)電抗器，其中，兩個(gè)所述電抗器的一端分別連接在串聯(lián)支路的兩端，兩個(gè)所述電抗器的另一端形成變換器的直流端口。
5、進(jìn)一步地，所述變換器還包括與至少三個(gè)串聯(lián)閥串一一對(duì)應(yīng)連接的至少三個(gè)變壓器，每個(gè)所述變壓器的一端分別連接在對(duì)應(yīng)串聯(lián)閥串的兩個(gè)連接中點(diǎn)上，三個(gè)所述變壓器的另一端之間連接形成變換器的交流端口。
6、進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)電容模塊為半橋模塊、全橋模塊以及混合模塊中的任意一種或多種的組合，其中：
7、所述混合模塊包括串聯(lián)的第一數(shù)量的半橋模塊和串聯(lián)的第二數(shù)量的全橋模塊，串聯(lián)的第一數(shù)量的半橋模塊與串聯(lián)的第二數(shù)量的全橋模塊串聯(lián)。
8、進(jìn)一步地，所述第一功率模塊包括并聯(lián)的第一橋臂、均壓電容c2和耗能元件h1，其中：
9、所述第一橋臂包括功率開(kāi)關(guān)器件t1以及二極管d1，所述二極管d1的陽(yáng)極連接在功率開(kāi)關(guān)器件t1的陽(yáng)極或集電極；
10、所述均壓電容c2的一端與二極管d1的陰極連接，所述均壓電容c2的另一端與功率開(kāi)關(guān)器件t1的陰極或發(fā)射極連接，所述功率開(kāi)關(guān)器件t1上反并聯(lián)有二極管d2。
11、進(jìn)一步地，所述第二功率模塊包括并聯(lián)的均壓電容c3、耗能元件h2以及兩個(gè)第二橋臂，其中：
12、所述第二橋臂包括功率開(kāi)關(guān)器件t2以及二極管d3，所述二極管d3的陽(yáng)極連接在功率開(kāi)關(guān)器件t2的陽(yáng)極或集電極，所述功率開(kāi)關(guān)器件t2上反并聯(lián)有二極管d4；
13、所述均壓電容c3的一端與其中一個(gè)第二橋臂的二極管d3的陰極連接，所述均壓電容c3的另一端與其中一個(gè)第二橋臂的功率開(kāi)關(guān)器件t2的陰極或發(fā)射極連接。
14、進(jìn)一步地，所述二極管閥串包括串聯(lián)的多個(gè)二極管dsn，其中，每個(gè)二極管dsn均并聯(lián)有均壓電路。
15、進(jìn)一步地，所述均壓電路為c均壓電路、rc均壓電路以及rcd均壓電路中的一種或多種。
16、進(jìn)一步地，所述c均壓電路包括電容c4，其中，電容c4與二極管dsn并聯(lián)。
17、進(jìn)一步地，rc均壓電路包括電容c4以及電阻r2，其中，電容c4與二極管dsn并聯(lián)，電阻r2與電容c4并聯(lián)。
18、進(jìn)一步地，rcd均壓電路包括電容c4、電阻r2以及二極管d5，其中，所述電阻r2與電容c4串聯(lián)后與二極管dsn并聯(lián)，所述二極管d5與電阻r2并聯(lián)。
19、進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)支路包括開(kāi)關(guān)k1和/或開(kāi)關(guān)k2，當(dāng)包括k1和k2時(shí)，k1和k2串聯(lián)。
20、一方面，本專利技術(shù)還提供一種新型ac/dc變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，所述變換器采用上述的變換器，所述方法基于第一工況實(shí)現(xiàn)，其中，所述第一工況為：
21、當(dāng)交流端口未連接交流電源時(shí)，旁路第二功率模塊；
22、所述方法包括：
23、步驟s1：檢測(cè)到直流端口發(fā)生雙極短路故障；
24、步驟s2：每相的開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓；
25、步驟s3：斷開(kāi)k2；
26、步驟s4：斷開(kāi)k1；
27、步驟s5：等待變換器的直流側(cè)故障電流衰減至0；
28、步驟s6：等待故障點(diǎn)去游離時(shí)間；
29、步驟s7：閉合k1；
30、步驟s8：閉合k2。
31、進(jìn)一步地，開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓，包括：
32、所有開(kāi)關(guān)電容模塊上橋臂的全控型功率開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，下橋臂的全控型功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。
33、另一方面，本專利技術(shù)還提供一種新型ac/dc變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，所述變換器采用上述的變換器，所述方法基于第二工況實(shí)現(xiàn)，其中，所述第二工況為：
34、當(dāng)交流端口連接交流電源時(shí)，滿足新型開(kāi)關(guān)閥的任意上橋臂中的第二功率模塊的直流電壓之和大于交流端口所連接的交流電源電壓峰值：
35、所述方法包括：
36、步驟s1：檢測(cè)到直流端口發(fā)生雙極短路故障；
37、步驟s2：每相的開(kāi)關(guān)電容閥串均輸出電壓，且滿足每相的開(kāi)關(guān)電容閥串輸出電壓＞對(duì)應(yīng)相的交流端口電壓瞬時(shí)值；
38、步驟s3：任一相交流端口電流衰減至0，關(guān)斷該相的新型開(kāi)關(guān)閥串；
39、步驟s4：所有相的新型開(kāi)關(guān)閥串均關(guān)斷后，開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓；
40、步驟s5：斷開(kāi)k2；
41、步驟s6：斷開(kāi)k1；
42、步驟s7：等待直流側(cè)故障電流衰減至0；
43、步驟s8：等待故障點(diǎn)去游離時(shí)間；
44、步驟s9：閉合k1；
45、步驟s10：閉合k2。
46、進(jìn)一步地，開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓，包括：
47、所有開(kāi)關(guān)電容模塊上橋臂的全控型功率開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，下橋臂的全控型功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。
48、進(jìn)一步地，關(guān)斷該相的新型開(kāi)關(guān)閥串，包括：
49、新型開(kāi)關(guān)閥串中的第一功率模塊和第二功率模塊功率開(kāi)關(guān)器件的全控型功率開(kāi)關(guān)器件均關(guān)斷。
50、本專利技術(shù)提供了一種新型ac/dc變換器及直流側(cè)短路故障穿越方法，較mmc的半全混合方案，大幅降低了系統(tǒng)成本，且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)功支撐和故障快速恢復(fù)。
51、本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種新型AC/DC變換器，其中，所述變換器包括并聯(lián)的開(kāi)關(guān)閥以及輔助分流支路，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述變換器還包括兩個(gè)電抗器，其中，兩個(gè)所述電抗器的一端分別連接在串聯(lián)支路的兩端，兩個(gè)所述電抗器的另一端形成變換器的直流端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述變換器還包括與至少三個(gè)串聯(lián)閥串一一對(duì)應(yīng)連接的至少三個(gè)變壓器，每個(gè)所述變壓器的一端分別連接在對(duì)應(yīng)串聯(lián)閥串的兩個(gè)連接中點(diǎn)上，三個(gè)所述變壓器的另一端之間連接形成變換器的交流端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述開(kāi)關(guān)電容模塊為半橋模塊、全橋模塊以及混合模塊中的任意一種或多種的組合，其中：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述第一功率模塊包括并聯(lián)的第一橋臂、均壓電容C2和耗能元件H1，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述第二功率模塊包括并聯(lián)的均壓電容C3、耗能元件H2以及兩個(gè)第二橋臂，其中：
7
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述均壓電路為C均壓電路、RC均壓電路以及RCD均壓電路中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述C均壓電路包括電容C4，其中，電容C4與二極管DSN并聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型AC/DC變換器，其中，RC均壓電路包括電容C4以及電阻R2，其中，電容C4與二極管DSN并聯(lián)，電阻R2與電容C4并聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型AC/DC變換器，其中，RCD均壓電路包括電容C4、電阻R2以及二極管D5，其中，所述電阻R2與電容C4串聯(lián)后與二極管DSN并聯(lián)，所述二極管D5與電阻R2并聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的一種新型AC/DC變換器，其中，所述開(kāi)關(guān)支路包括開(kāi)關(guān)K1和/或開(kāi)關(guān)K2，當(dāng)包括K1和K2時(shí)，K1和K2串聯(lián)。
13.一種新型AC/DC變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，所述變換器采用如權(quán)利要求3-12任一項(xiàng)的變換器，所述方法基于第一工況實(shí)現(xiàn)，其中，所述第一工況為：
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種新型AC/DC變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，其中，開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓，包括：
15.一種新型AC/DC變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，所述變換器采用如權(quán)利要求3-12任一項(xiàng)的變換器，所述方法基于第二工況實(shí)現(xiàn)，其中，所述第二工況為：
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種新型AC/DC變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，其中，開(kāi)關(guān)電容閥串輸出0電壓，包括：
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的一種新型AC/DC變換器的直流側(cè)短路故障穿越方法，其中，關(guān)斷該相的新型開(kāi)關(guān)閥串，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型ac/dc變換器，其中，所述變換器包括并聯(lián)的開(kāi)關(guān)閥以及輔助分流支路，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述變換器還包括兩個(gè)電抗器，其中，兩個(gè)所述電抗器的一端分別連接在串聯(lián)支路的兩端，兩個(gè)所述電抗器的另一端形成變換器的直流端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述變換器還包括與至少三個(gè)串聯(lián)閥串一一對(duì)應(yīng)連接的至少三個(gè)變壓器，每個(gè)所述變壓器的一端分別連接在對(duì)應(yīng)串聯(lián)閥串的兩個(gè)連接中點(diǎn)上，三個(gè)所述變壓器的另一端之間連接形成變換器的交流端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述開(kāi)關(guān)電容模塊為半橋模塊、全橋模塊以及混合模塊中的任意一種或多種的組合，其中：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述第一功率模塊包括并聯(lián)的第一橋臂、均壓電容c2和耗能元件h1，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述第二功率模塊包括并聯(lián)的均壓電容c3、耗能元件h2以及兩個(gè)第二橋臂，其中：
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述二極管閥串包括串聯(lián)的多個(gè)二極管dsn，其中，每個(gè)二極管dsn均并聯(lián)有均壓電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型ac/dc變換器，其中，所述均壓電路為c均壓電路、rc均壓電路以及rcd均壓電路中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型ac/dc變...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張雪垠，趙彪，白睿航，屈魯，余占清，曾嶸，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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