柔性直流换流装置和系统的制作方法

本发明涉及输变电工程设计建设技术领域，尤其涉及一种柔性直流换流装置和系统。

背景技术：

柔性直流输电是基于电压源换流器的高压直流输电的技术，由全控型电力电子器件组成。柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变电网发展格局的战略选择。柔性直流换流站是柔性直流输电系统中的重要组成部分，它起到了连接柔性直流系统和交流系统的作用。柔性直流换流站由交流场，联结区，阀厅和直流场等区域组成。

桥臂电抗器(阀电抗器)布置于换流阀桥臂内，主要作用为抑制桥臂换流阀组间环流。在常规柔性直流换流站主接线系统中，桥臂电抗器(阀电抗器)布置于换流阀交流侧，每个桥臂有一台桥臂电抗器，共六台。如图4所示的常规柔性直流换流站的接线，换流阀如图4中标号①所示。每换流站共有6台桥臂电抗器(阀电抗器)，布置于换流阀交流侧，桥臂电抗器如图2中标号②所示。

因此，如何在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，尽量减少桥臂电抗器设备资源成为现有技术中需要解决的问题。

技术实现要素：

为了在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，简化了柔性直流换流站接线方式，本发明提供了一种柔性直流换流装置和系统。

第一方面，本发明提供了一种柔性直流换流装置，该装置包括：三个换流模块；所述换流模块连接交流端的汇流母线，对交流端的交流电进行换流输出直流电；其中，各换流模块包括：一个桥臂分裂电抗器、正桥臂换流阀、负桥臂换流阀；

交流电端的汇流母线连接所述桥臂分裂电抗器；

所述桥臂分裂电抗器的正极连接所述正桥臂换流阀，桥臂分裂电抗器的负极连接所述负桥臂换流阀。

进一步地，将所述各换流模块中的正桥臂换流阀的负极连接到直流电输出端的负极；

将所述各换流模块中的负桥臂换流阀的正极连接到直流电输出端的正极。

进一步地，在所述直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器。

第二方面，本发明提供了一种柔性直流换流系统，该系统包括：变压器和柔性直流换流装置；

其中，所述变压器连接所述柔性直流换流装置；

所述柔性直流换流装置包括：三个换流模块；所述换流模块连接变压器交流端的汇流母线，对交流端的交流电进行换流输出直流电；其中，各换流模块包括：一个桥臂分裂电抗器、正桥臂换流阀、负桥臂换流阀；

交流电端的汇流母线连接所述桥臂分裂电抗器；

所述桥臂分裂电抗器的正极连接所述正桥臂换流阀，桥臂分裂电抗器的负极连接所述负桥臂换流阀。

进一步地，还包括：开关；

其中，所述变压器通过所述开关连接所述柔性直流换流装置。

进一步地，将所述各换流模块中的正桥臂换流阀的负极连接到直流电输出端的负极；

将所述各换流模块中的负桥臂换流阀的正极连接到直流电输出端的正极。

进一步地，在所述直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器。

本发明将分裂电抗器直接连接至交流电端的汇流母线，由一台分裂电抗器替代了原有的两台桥臂电抗器，在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，简化了柔性直流换流站换流区接线方式，减少电抗器设备数量，节省了工程投资，节约换流站直流场占地，综合效益显著。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的换流模块框图；

图2为本发明实施例提供的直流换流装置框图；

图3为本发明实施例提供的柔性直流换流系统图；

图4为常规柔性直流换流站的接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

柔性直流输电系统能独立改变其输出电压的相位和幅值，从而方便、快速地调节其输出的有功和无功功率。该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点，并且可以提高电力系统稳定性，增加系统动态无功储备，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷对系统的影响，保障敏感设备供电等方面都具有较强的技术优势。换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电，并达到安全稳定的电力系统而建立的站点。现有的柔性直流换流站是柔性直流输电系统中的重要组成部分，它起到了连接柔性直流系统和交流系统的作用。但是柔性直流换流站进行输电时，系统损耗变大，其因电抗器设备数量多，也增大了工程投资，为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种柔性直流换流装置和系统。

本发明实施例提供了一种柔性直流换流装置，该装置包括换流模块，该换流模块连接交流端的汇流母线，对交流端的交流电进行换流输出直流电；其中，换流模块包括：一个桥臂分裂电抗器、正桥臂换流阀、负桥臂换流阀；

交流电端的汇流母线连接所述桥臂分裂电抗器；

所述桥臂分裂电抗器的正极连接所述正桥臂换流阀，桥臂分裂电抗器的负极连接所述负桥臂换流阀。

具体为，如图1所示，图1为本发明实施例提供的换流模块框图，图中一个桥臂分裂电抗器，用数字3表示，与分裂电抗器左边相连接的是交流电端的汇流母线。正桥臂换流阀用数字1表示、负桥臂换流阀用数字6表示，在正桥臂换流阀内存在二极管，二极管的正极，负极分别用字母a，b表示；从图中可以看出，其中分裂电抗器3连接到正桥臂流阀1的正极，分裂电抗器3连接到负桥臂换流阀6的负极。

本发明实施例通过将分裂电抗器直接连接至交流电端的汇流母线，由一台分裂电抗器替代了原有的两台桥臂电抗器，在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，简化了柔性直流换流站换流区接线方式，减少电抗器设备数量，节省了工程投资，节约换流站直流场占地，综合效益显著。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：柔性直流换流装置包括三个换流模块，将各换流模块中的正桥臂换流阀的负极连接到直流电输出端的负极；

将各换流模块中的负桥臂换流阀的正极连接到直流电输出端的正极。

具体为，如图2所示，图2为本发明实施例提供的直流换流装置框图，将各换流模块中的正桥臂换流阀的负极相连接，之后连接到直流电输出端的负极，如图中的数字8所示：各换流模块中的正桥臂换流阀的负极通过连接线8进行连接，再将连接线8连接到直流电输出端的负极；将各换流模块中的负桥臂换流阀的正极相连接，之后连接到直流电输出端的正极，如图中的数字9所示：各换流模块中的负桥臂换流阀的正极通过连接线9进行连接，再将连接线9连接到直流电输出端的正极。

本发明实施例通过将各换流模块中的正桥臂换流阀负极和负桥臂换流阀正极分别连接至直流电输出端的负极和正极，达到快速将交流电输出直流电的效果。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：在直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器。

具体为，如图2所示，图中数字7表示平波电抗器，从图中可以看出，在直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器，共有两个平波电抗器。其中，平波电抗器用于直流输电端，使输出的直流接近于理想直流。

本发明实施例通过在直流输出端设置平波电抗器，能够有效抑制输出的直流电压中的纹波，使得输出的直流接近于理想直流，减少直流线路带来的不稳定性。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例还提供一种柔性直流换流系统，该系统包括：变压器和柔性直流换流装置；

其中，变压器连接柔性直流换流装置；

柔性直流换流装置包括：三个换流模块；换流模块连接变压器交流端的汇流母线，对交流端的交流电进行换流输出直流电；其中，各换流模块包括：一个桥臂分裂电抗器、正桥臂换流阀、负桥臂换流阀；

交流电端的汇流母线连接所述桥臂分裂电抗器；

所述桥臂分裂电抗器的正极连接所述正桥臂换流阀，桥臂分裂电抗器的负极连接所述负桥臂换流阀。

具体为，如图3所示，图3为本发明实施例提供的柔性直流换流系统图，图中包括，变压器和柔性直流换流装置，变压器由数字11表示，变压器是与柔性直流换流装置相连接的，该柔性直流换流装置在图中由数字10表示，其中，该柔性直流换流装置10包括：三个换流模块，且各换流模块包括：一个桥臂分裂电抗器、正桥臂换流阀、负桥臂换流阀。其中，一个分裂电抗器，用数字3表示，正桥臂换流阀用数字1表示、负桥臂换流阀用数字6表示。

在整个柔性直流换流系统中，共有三个分裂电抗器、三组正、负桥臂换流阀。另外，在该系统中，整个换流阀部分也可以由图中数字13表示，代表在该系统中所有的换流阀。在图中，与分裂电抗器左边相连接的是交流电端的汇流母线，分裂电抗器3连接到正桥臂换流阀1的正极，分裂电抗器3连接到负桥臂换流阀6的负极。

本发明实施例将分裂电抗器直接连接至交流电端的汇流母线，由一台分裂电抗器替代了原有的两台桥臂电抗器，在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，简化了柔性直流换流站换流区接线方式，减少电抗器设备数量，节省了工程投资，节约换流站直流场占地，综合效益显著。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：还包括：开关；

其中，变压器通过开关连接柔性直流换流装置。

具体为，如图3所示，图中开关由数字12表示，从图中可以看出，变压器11是通过开关12与柔性直流换流装置10连接的。

本发明实施例为柔性直流换流装置的启动提供电源，使得两桥臂共用一台分裂电抗器，既保留其抑制桥臂换流阀组间环流功能，又在不影响柔性直流换流站现有功能的前提下，简化了柔性直流换流站接线方式。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：将各换流模块中的正桥臂换流阀的负极连接到直流电输出端的负极；

将各换流模块中的负桥臂换流阀的正极连接到直流电输出端的正极。

具体为，将系统中各换流模块里的正桥臂换流阀的负极相连接，之后连接到直流电输出端的负极，如图3中的数字8所示，各换流模块中的正桥臂换流阀的负极通过连接线8进行连接，再将连接线8连接到直流电输出端的负极；将各换流模块中的负桥臂换流阀的正极相连接，之后连接到直流电输出端的正极，如图中的数字9所示，各换流模块中的负桥臂换流阀的正极通过连接线9进行连接，再将连接线9连接到直流电输出端的正极。

本发明实施例通过将各换流模块中的正桥臂换流阀负极和负桥臂换流阀正极分别连接至直流电输出端的负极和正极，达到快速将交流电输出直流电的效果。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：在直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器。

具体为，如图3所示，图中数字7表示平波电抗器，从图中可以看出，在直流电输出端的负极和正极上分别设置平波电抗器，共有两个平波电抗器。其中，平波电抗器用于直流输电端，使输出的直流接近于理想直流。

本发明实施例通过在直流输出端设置平波电抗器，能够有效抑制输出的直流电压中的纹波，使得输出的直流接近于理想直流，减少直流线路带来的不稳定性。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。