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。
[0032]实施例1
[0033]参见图1，本实施例一种用于新能源并网的混合直流输电装置，包括:第一交流变压器、第一换流阀、第二换流阀、第二交流变压器、平波电抗器、直流隔离开关和架空直流输电线路，其中第一换流阀包括基于MMC的柔性直流换流器，第二换流阀包括基于LCC的常规直流换流器。所述第一交流变压器的输入端与外部新能源发电装置相连，用于变换新能源发电装置输出的电压，本实施例中的新能源发电装置包括至少一个风电站、至少一个光伏发电电站。
[0034]其中，第一交流变压器和第二交流变压器一般都可采用有载调压的方式，通过调节分接头调节其二次侧的基准电压，使得交流系统的电压经过变换后可调节到与第一换流阀、第二换流阀相匹配的二次侧电压，保证脉宽调制的调制度，减小换流器输出电压和电流的谐波量，从而使系统中的滤波器的容量降低，减小整个系统的成本。在联结组别方面，第一交流变压器连接新能源发电装置侧和第二交流变压器连接交流电网侧的绕组一般采用星形接法，第一交流变压器连接第一换流阀侧、第二交流变压器连接第二换流阀侧的绕组则采用三角形接法，通过选择交流变压器的联结组别可基本消除谐波分量和直流电流分量，还能防止由调制模式引起的零序分量流向交流系统。
[0035]本实施例中，第一换流阀基于MMC的柔性直流技术，包括基于MMC的柔性直流换流器，其一侧经第一交流变压器与新能源发电装置相连，另一侧经直流架空线与第二换流阀相连。
[0036]本实施例中，第二换流阀基于LCC的常规直流技术，包括基于LCC的常规直流换流器，其一侧经第二交流变压器与交流电网相连，另一侧经直流架空线与第一换流阀相连。
[0037]本实施例中，第一换流阀、第二换流阀、平波电抗器、直流隔离开关和架空直流输电线形成混合直流输电系统的拓扑，具有可自清除直流故障电流能力。新能源发电装置首次启动时，从交流电网向新能源发电装置提供启动电源，断开直流线路中的直流隔离开关，在第二换流阀的整流和平波电抗器的平波作用下，交流电网向第一换流阀输出稳定的直流，再经第一换流阀的逆变，新能源发电装置可在第一交流变压器一侧获得启动电源。新能源发电装置进入发电状态后，闭合直流线路中的直流隔离开关，降低线损，并通过各种控制策略，充分利用柔性直流输电技术可控性好、抗干扰能力较强的优点，实现新能源安全、可靠、稳定地并网。在输电线路发生可恢复故障时，通过闭锁第一换流阀可快速隔离故障，保护新能源发电装置，在故障消除后，再启动运行。
[0038]参见图2，本实施例基于MMC的柔性直流换流器由三相换流桥共6个桥臂组成，每个桥臂由电抗器和一混合子模块串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端通过第一交流变压器接入新能源发电装置。所述每个混合子模块包括m个D型子模块和(n-m)个E型子模块，整个换流器中6n个子模块形成(n+1)电平MMC。为了保持直流电压稳定，一般同相上、下两个桥臂的子模块互补对称输入，在任意时间，每一相有且仅有η个子模块导通，η个子模块关断。在每个相单元中采用混合子模块，基于MMC的柔性直流换流器具有可自清除直流故障电流。
[0039]参见图3，本实施例第二换流阀中的基于LCC的常规直流换流器由三相换流桥共6个桥臂组成，每个桥臂由η个大功率晶闸管串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端经第二交流变压器接入交流电网。
[0040]参见图4，本实施例中D型子模块为一半桥子模块，由两个以IGBT为代表的可关断的器件和反并联二极管构成半桥，通过可关断的器件的作用，可以实现模块输出电压Udsm在电容电压Ue或O之间的切换。
[0041]参见图5，本实施例E型子模块为一箝位双子模块，由两个等效D型子模块、两个钳位二极管、一反并联二极管VT。、一以IGBT为代表的可关断的器件T。串并联构成。通过可关断的器件的作用，可以实现该模块输出电压Uesm在电容电压2U ^或-U c之间的切换，该模块具有可自清除直流故障电流能力。
[0042]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】
1.一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，包括依次相连的第一交流变压器、第一换流阀、架空直流输电线路、第二换流阀、第二交流变压器；所述第一交流变压器的输入端与外部新能源发电装置相连，用于变换新能源发电装置输出的电压，使其二次侧电压与第一换流阀相匹配；所述第一换流阀包括基于MMC的柔性直流换流器，所述第二换流阀包括基于LCC的常规直流换流器；所述第二交流变压器的二次侧匹配交流电网的电压后并网。2.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述基于MMC的柔性直流换流器由6个桥臂组成，每个桥臂由电抗器和一混合子模块串联构成，所述混合子模块由至少一个D型子模块、至少一个E型子模块串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端通过第一交流变压器接入新能源发电装置；所述D型子模块为一半桥子模块，所述E型子模块为一箝位双子模块。3.根据权利要求2所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述D型子模块由两个以IGBT为代表的可关断的器件和反并联二极管构成。4.根据权利要求2所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述E型子模块由两个等效D型子模块、两个钳位二极管、一反并联二极管VT。、一以IGBT为代表的可关断的器件T。串并联构成。5.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述基于LCC的常规直流换流器由三相换流桥共6个桥臂组成，每个桥臂由N个大功率晶闸管串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端通过第二交流变压器接入交流电网。6.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述第二交流变压器连接交流电网侧、第一交流变压器连接新能源发电装置侧的绕组均采用星形接法，所述第一交流变压器连接第一换流阀侧、第二交流变压器连接第二换流阀侧的绕组均采用三角形接法。7.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述第一换流阀、第二换流阀之间采用直流架空线连接。8.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网的混合直流输电装置，其特征在于，所述第一换流阀、第二换流阀之间设有平波电抗器和直流隔离开关，平波电抗器和直流隔离开关并联。9.一种基于权利要求1-8任一项所述的用于新能源并网的混合直流输电装置的输电方法，其特征在于，包括步骤: 首次启动新能源发电装置时，交流电网经第二交流变压器、第二换流阀、第一换流阀、第一交流变压器后向新能源发电装置提供启动电源； 新能源发电装置进入发电状态后，新能源发电装置产生的直流电依次经第一交流变压器、第一换流阀、第二换流阀、第二交流变压器后并入交流电网。10.根据权利要求9所述的输电方法，其特征在于，所述第一换流阀、第二换流阀之间设有平波电抗器和直流隔离开关，平波电抗器和直流隔离开关并联，其输电方法包括步骤: 首次启动新能源发电装置时，断开直流隔离开关，在第二换流阀的整流和平波电抗器的平波作用下，交流电网向第一换流阀输出稳定的直流，再经第一换流阀的逆变，新能源发电装置在第一交流变压器一侧获得启动电源； 新能源发电装置进入发电状态后，闭合直流隔离开关，新能源发电装置输出电能，经第一交流变压器后输入到第一换流阀，经第一换流阀整流、第二换流阀的逆变后，经第二交流变压器的二次侧匹配交流电网的电压后并网。
【专利摘要】本发明公开了一种用于新能源并网的混合直流输电装置及其输电方法，该装置包括依次相连的新能源发电装置、第一交流变压器、第一换流阀、架空直流输电线路、平波电抗器、直流隔离开关、第二换流阀、第二交流变压器和交流电网；所述第一交流变压器用于变换新能源发电装置输出的电压，使其二次侧电压与第一换流阀相匹配；所述第一换流阀包括基于MMC的柔性直流换流器，其由D型子模块、E型子模块和电抗器串联构成，可自清除直流故障电流。所述第二换流阀包括基于LCC的常规直流换流器，其由可控硅单元串联组成。所述第二交流变压器的二次侧匹配交流电网的电压后并网。本发明将分散的新能源并入交流电网，并网的稳定性影响小，成本较低。
【IPC分类】H02J3/36, H02J3/38
【公开号】CN105140961
【申请号】CN201510579424
【发明人】曾勇, 周敏, 王宏斌, 辛文成
【申请人】中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月11日