一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电力和风电，特别涉及一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑。
【背景技术】
[0002]现有的柔性直流输电换流器采用的拓扑有两种，一种是模块化多电平三相桥，一种是IGBT串联的三相桥。前者输出波形正弦度高，无需另设滤波器，但换流器需要的元件较多，控制较复杂；后者输出波形正弦度不如前者，需要另设滤波器，但换流器所需元件较少，结构紧凑，控制相对简单。虽然元器件价格已经下降很多，但是采用这两种拓扑的换流器，造价仍明显高于基于晶闸管的高压直流输电，限制了柔性直流输电在风电领域的推广应用。
[0003]因此，有必要设计一种新的柔性直流输电换流器拓扑来满足人们的需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑。
[0005]本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0006]一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，包括设置在逆变站中的A型单元模块，以及设置在整流站中的B型单元模块，所述的A型单元模块包含M个三相逆变桥，Ml个三相逆变桥的交流侧分别接入逆变站变压器副边的M2个绕组，逆变站变压器原边则接入电网，Ml个三相逆变桥的直流侧依次串联，接入直流线路；所述的B型单元模块包含NI个三相不控整流桥，NI个三相不控整流桥的交流侧分别接入整流站变压器副边的N2个绕组，整流站变压器原边则接至风电场母线，NI个不控整流桥的直流侧依次串联，接入所述直流线路，A型单元模块与B型单元模块通过所述直流线路连接。
[0007]所述的三相逆变桥，采用可关断器件。
[0008]所述的三相逆变桥由六个桥臂组成，每个桥臂由绝缘栅双极型晶体管IGBT和与之反并联的二极管组成，三相逆变桥有三相(A、B、C)，每一相由两个桥臂互相串联组成，三相互相并联组成三相逆变桥。在高压大功率下，为提高换流器容量和系统的电压等级，每个桥臂由多个IGBT及其相并联的二极管相互串联来获得，其串联的个数由换流器的额定频率、电压等级和电力电子开关器件的通流能力与耐压强度决定。
[0009]所述的三相不控整流桥，采用整流二极管构成。
[0010]所述的三相不控整流桥由六个桥臂组成，每个桥臂由整流二极管组成，三相逆变桥有三相(A、B、C)，每一相由两个桥臂互相串联组成，三相互相并联组成三相不控整流桥。在高压大功率下，为提高换流器容量和系统的电压等级，每个桥臂由多个整流二极管相互串联来获得，其串联的个数由换流器的额定频率、电压等级和电力电子开关器件的通流能力与耐压强度决定。
[0011]所述的逆变站一侧与电网相连，另一侧与整流站相连；所述的整流站一侧与逆变站相连，另一侧与风电场相连。
[0012]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0013]1、风电场侧采用不控整流桥代替逆变桥，显著降低柔性直流系统的造价和控制的复杂性；
[0014]2、电网侧可对各逆变桥进行独立控制，无需相互协调，降低控制的难度；
[0015]3、电磁兼容、高压绝缘等问题无需逆变桥承担，而转由变压器承担，便于工程实现；
[0016]4、三相桥逆变桥和不控整流桥结构简单、技术成熟；多个逆变桥、整流桥均可标准化生产，降低制造成本。
【附图说明】
[0017]图1为本发明所述的A型单元模块的结构示意图；
[0018]图2为本发明所述的B型单元模块的结构示意图；
[0019]图3为本发明所述的用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑的结构示意图；
[0020]图4为本发明所述的三相逆变桥的结构示意图；
[0021]图5为本发明所属的三相不控整流桥的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0023]如图3，一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，包括设置在逆变站中的A型单元模块，以及设置在整流站中的B型单元模块，如图1，所述的A型单元模块包含M个三相逆变桥，Ml个三相逆变桥的交流侧分别接入逆变站变压器副边的M2个绕组，逆变站变压器原边则接入电网，Ml个三相逆变桥的直流侧依次串联，接入直流线路；如图2，所述的B型单元模块包含NI个三相不控整流桥，NI个三相不控整流桥的交流侧分别接入整流站变压器副边的N2个绕组，整流站变压器原边则接至风电场母线，NI个不控整流桥的直流侧依次串联，接入所述直流线路，A型单元模块与B型单元模块通过所述直流线路连接；
[0024]如图4，所述的三相逆变桥，采用可关断器件；
[0025]如图5，所述的三相不控整流桥，采用整流二极管构成；
[0026]所述的逆变站一侧与电网相连，另一侧与整流站相连；所述的整流站一侧与逆变站相连，另一侧与风电场相连。
[0027]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，其特征在于:包括设置在逆变站中的A型单元模块，以及设置在整流站中的B型单元模块，所述的A型单元模块包含M个三相逆变桥，Ml个三相逆变桥的交流侧分别接入逆变站变压器副边的M2个绕组，逆变站变压器原边则接入电网，Ml个三相逆变桥的直流侧依次串联，接入直流线路；所述的B型单元模块包含NI个三相不控整流桥，NI个三相不控整流桥的交流侧分别接入整流站变压器副边的N2个绕组，整流站变压器原边则接至风电场母线，NI个不控整流桥的直流侧依次串联，接入所述直流线路，A型单元模块与B型单元模块通过所述直流线路连接。
2.根据权利要求1所述的用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，其特征在于:所述的三相逆变桥，采用可关断器件。
3.根据权利要求1所述的用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，其特征在于:所述的三相逆变桥由六个桥臂组成，每个桥臂由绝缘栅双极型晶体管IGBT和与之反并联的二极管组成，三相逆变桥有三相，每一相由两个桥臂互相串联组成，三相互相并联组成三相逆变桥。
4.根据权利要求1所述的用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，其特征在于:所述的三相不控整流桥由六个桥臂组成，每个桥臂由整流二极管组成，三相逆变桥有三相，每一相由两个桥臂互相串联组成，三相互相并联组成三相不控整流桥。
5.根据权利要求1所述的用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，其特征在于:所述的逆变站一侧与电网相连，另一侧与整流站相连；所述的整流站一侧与逆变站相连，另一侧与风电场相连。
【专利摘要】本发明公开了一种用于风电场并网的柔性直流输电换流器拓扑，包括设置在逆变站中的A型单元模块，以及设置在整流站中的B型单元模块，所述的A型单元模块包含M个三相逆变桥，M1个三相逆变桥的交流侧分别接入逆变站变压器副边的M2个绕组，逆变站变压器原边则接入电网，M1个三相逆变桥的直流侧依次串联，接入直流线路；所述的B型单元模块包含N1个三相不控整流桥，N1个三相不控整流桥的交流侧分别接入整流站变压器副边的N2个绕组，整流站变压器原边则接至风电场母线，N1个不控整流桥的直流侧依次串联，接入所述直流线路，A型单元模块与B型单元模块通过所述直流线路连接。本发明的换流器拓扑，成本较低，可控性好。
【IPC分类】H02J3-36, H02J3-38
【公开号】CN104753082
【申请号】CN201510108677
【发明人】夏成军, 梁君君, 李猛, 张春朋
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月12日