本申請提供了一種功率非對稱換流器、直流變壓器及其控制方法。功率非對稱換流器中的換流模塊可以包括依次串聯的A相換流單元、B相換流單元和C相換流單元。每相換相單元采用H橋型拓撲結構。與采用MMC子模塊相比，本申請提供的功率非對稱換流器中H橋型拓撲結構包括的全控型器件數量少，不僅簡化了整個功率非對稱換流器的拓撲結構，而且可以降低整個功率非對稱換流器的成本，提高整個功率非對稱換流器的容量。本申請提供的直流變壓器可以用于高壓領域，且尤其適用于可再生能源場站匯集外送場景。
【技術實現步驟摘要】
本申請涉及柔性直流輸電，具體涉及一種功率非對稱換流器、直流變壓器及其控制方法。
技術介紹
1、相比傳統交流輸電，直流輸電技術具有傳輸距離遠、輸送容量大等優勢。電壓源型換流器作為柔性直流輸電系統的核心設備，其具有靈活可控、適應弱電網的優勢。因此，電壓源型換流器在可再生能源并網送出場景具有重要的作用。
2、在大規模可再生能源場站匯集外送場景中，柔性直流輸電系統可以將可再生能源場站的電能傳輸至電網(即功率的正向傳輸)。在需要電網饋電以進行可再生能源場站啟動、負荷平衡等場景下，柔性直流輸電系統還可以將來自電網的功率傳輸給可再生能源場站(即功率的反向傳輸)。直流變壓器作為再生能源場站匯集外送場景中關鍵的功率控制設備，存在大功率正向傳輸和小功率反向傳輸的技術需求。然而，相關技術提供的直流變壓器中，換相單元采用模塊化多電平換流器子模塊(可以叫作mmc子模塊)。由于mmc子模塊中全控型器件數量多，導致整個換流器拓撲結構復雜、成本高且容量較小。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中拓撲結構復雜、成本高且容量較小的問題，本申請提供了一種功率非對稱換流器，可以包括變壓模塊和換流模塊。
2、其中，換流模塊可以包括依次串聯的a相換流單元、b相換流單元和c相換流單元。每相換相單元采用h橋型拓撲結構。
3、可選的，變壓模塊的第一交流端作為功率非對稱換流器的輸入端或輸出端，變壓模塊的第二交流端與換流模塊的交流端連接，換流模塊的直流端作為功率非對稱換流器的輸出端或輸入端。
4、在一種可能的實現方式中，每個換相單元包括第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂。
5、第一橋臂與第二橋臂串聯，構成第一橋臂支路，第一橋臂與第二橋臂的連接節點作為換相單元的第一交流端。第三橋臂與第四橋臂串聯，構成第二橋臂支路，第三橋臂與第四橋臂的連接節點作為換相單元的第二交流端。第一橋臂支路與第二橋臂支路并聯，第一橋臂支路與第二橋臂支路的第一連接節點作為換相單元的第一直流端，第一橋臂支路與第二橋臂支路的第二連接節點作為換相單元的第二直流端。
6、在一示例中，第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂均包括一個二極管和一個全控型器件。二極管和全控型器件反向并聯。
7、在另一示例中，第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂均包括多個二極管和多個全控型器件。多個二極管和多個全控型器件一一對應。
8、多個二極管依次串聯，構成二極管支路，多個全控型器件依次串聯，構成全控型器件支路，二極管支路和全控型器件支路反向并聯。或者。多個二極管和多個全控型器件一一對應地反向并聯，構成多個功率單元，多個功率單元串聯。
9、可選的，換相單元中第一橋臂和第四橋臂的所有全控型器件根據第一控制信號動作，每相換相單元中第二橋臂和第三橋臂的所有全控型器件根據第二控制信號動作。其中，第一控制信號與第二控制信號均采用占空比為0.5的方波信號，且第一控制信號與第二控制信號之間的相位差為180°。
10、示例性的，二極管的額定功率可以大于全控型器件的額定功率。那么，二極管可以叫作大容量二極管，全控型器件可以叫作小容量器件。
11、可選的，全控型器件采用集成門極換流晶閘管。
12、第二方面，本申請提供了一種直流變壓器，包括電壓源型換流器和上述功率非對稱換流器。
13、電壓源型換流器的直流端作為直流變壓器的輸入端或輸出端，電壓源型換流器的交流端與變壓模塊的第一交流端連接，換流模塊的直流端作為直流變壓器的輸出端或輸入端。
14、一種可能的實現方式中，在電壓源型換流器的直流端作為直流變壓器的輸入端且換流模塊的直流端作為直流變壓器的輸出端的情況下，電壓源型換流器采用定直流電壓控制方式和定交流頻率控制方式，功率非對稱換流器運行于不控整流狀態。
15、另一種可能的實現方式中，在電壓源型換流器的直流端作為直流變壓器的輸出端且換流模塊的直流端作為直流變壓器的輸入端的情況下，包括以下兩種情況：
16、(1)若換流模塊的直流端的有功功率小于或等于預設的功率限值，電壓源型換流器采用定直流電壓控制方式和定交流頻率控制方式，換相單元中每個橋臂的所有全控型器件根據控制信號動作。
17、(2)若換流模塊的直流端的有功功率大于預設的功率限值，電壓源型換流器采用定直流功率控制方式和定交流頻率控制方式，換相單元中每個橋臂的所有全控型器件根據控制信號動作。
18、第三方面，本申請還提供一種直流變壓器的控制方法，包括：
19、在電壓源型換流器的直流端作為直流變壓器的輸入端且換流模塊的直流端作為直流變壓器的輸出端的情況下，采用定直流電壓控制方式和定交流頻率控制方式對電壓源型換流器進行控制。
20、在電壓源型換流器的直流端作為直流變壓器的輸出端且換流模塊的直流端作為直流變壓器的輸入端的情況下，分為以下兩種情況：
21、(1)若換流模塊的直流端的有功功率小于或等于預設的功率限值，采用定直流電壓控制方式和定交流頻率控制方式對電壓源型換流器進行控制，并通過控制信號控制功率非對稱換流器中所有全控型器件動作。
22、(2)若換流模塊的直流端的有功功率大于預設的功率限值，采用定直流功率控制方式和定交流頻率控制方式對電壓源型換流器進行控制，并通過控制信號控制功率非對稱換流器中所有全控型器件動作。
23、可選的，通過控制信號控制功率非對稱換流器中所有全控型器件動作，包括：
24、通過第一控制信號控制換相單元中第一橋臂和第四橋臂的所有全控型器件動作，通過第二控制信號控制每相換相單元中第二橋臂和第三橋臂的所有全控型器件動作。其中，第一控制信號與第二控制信號均采用占空比為0.5的方波信號，且第一控制信號與第二控制信號之間的相位差為180°。
25、與現有技術相比，本申請的有益效果為：
26、本申請提供功率非對稱換流器可以包括變壓模塊和換流模塊。換流模塊可以包括依次串聯的a相換流單元、b相換流單元和c相換流單元。每相換相單元采用h橋型拓撲結構。與采用mmc子模塊相比，本申請提供的功率非對稱換流器中h橋型拓撲結構包括的全控型器件數量少，不僅簡化了整個功率非對稱換流器的拓撲結構，而且可以降低整個功率非對稱換流器的成本，提高功率非對稱換流器的容量。
27、本申請中換流模塊的橋臂采用了混合橋臂，可以實現功率非對稱傳輸，而且可以進一步降低整個功率非對稱換流器的成本。
28、本申請提供的直流變壓器可以用于高壓領域，且尤其適用于可再生能源場站匯集外送場景。
本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種功率非對稱換流器，其特征在于，包括變壓模塊和換流模塊；
2.根據權利要求1所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述每個換相單元包括第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂；
3.根據權利要求2所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂和所述第四橋臂均包括一個二極管和一個全控型器件；所述二極管和所述全控型器件反向并聯。
4.根據權利要求2所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂和所述第四橋臂均包括多個二極管和多個全控型器件；所述多個二極管和所述多個全控型器件一一對應；
5.根據權利要求2至4中任一項所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述每個換相單元中第一橋臂和第四橋臂的所有全控型器件根據第一控制信號動作，所述每個每相換相單元中第二橋臂和第三橋臂的所有全控型器件根據第二控制信號動作；
6.根據權利要求3或4所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述全控型器件采用集成門極換流晶閘管。
7.一種直流變壓器，其特征在于，包括電壓源型換流器和如權利要求1至6中任一項所述的功率非對稱換流器；
8.根據權利要求7所述的直流變壓器，其特征在于，
9.一種如權利要求7或8所述的直流變壓器的控制方法，其特征在于，包括：
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述通過控制信號控制所述功率非對稱換流器中所有全控型器件動作，包括：
...
【技術特征摘要】
1.一種功率非對稱換流器，其特征在于，包括變壓模塊和換流模塊；
2.根據權利要求1所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述每個換相單元包括第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂；
3.根據權利要求2所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂和所述第四橋臂均包括一個二極管和一個全控型器件；所述二極管和所述全控型器件反向并聯。
4.根據權利要求2所述的功率非對稱換流器，其特征在于，所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂和所述第四橋臂均包括多個二極管和多個全控型器件；所述多個二極管和所述多個全控型器件一一對應；
5.根據權利要求2至4中任一項所述的功率非對稱換流器，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳奕霖，林志光，魏辰陽，高沖，袁藝嘉，湯廣福，
申請(專利權)人：國網智能電網研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。