一种基于三相h桥的电压电流转换开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电技术领域，具体涉及一种基于三相H桥的电压电流转换开关。
【背景技术】
[0002]近年，城镇化发展速度进一步加快，城市用电负荷不断增长，客观上要求电网规模与传输容量保持持续发展，然而目前城市电网普遍存在以下问题。
[0003]城市用电负荷增加，交流线路输送能力不足，线路走廊匮乏。对于重载的交流线路，无法通过加装FACTS装置大幅提高输送能力，而新建线路遇到的阻力越来越大，特别是进城的线路工程，在征地、环保方面难以得到支持。城市电网结构日益紧密，短路电流问题突出。
[0004]城市电网发展速度较快，电网线路相互交织，紧密程度较高，等效阻抗较小，导致电网的短路电流水平较高。如采用新建交流线路来解决城市电网供电能力不足的问题，将会造成电网进一步紧密，等效阻抗进一步减小，从而导致短路电流增大，影响电网安全运行。
[0005]城市电网无功电压调节日趋困难，电压稳定性问题不容忽视。城市电网中电缆线路日益增多，市区变电站受用地限制，感性无功配置普遍不足，无功电压调节日趋困难，尤其是电网低谷负荷时段，电压偏高情况严重。此外，城市电网中空调负荷、电动机负荷比重较大，由于快速的动态无功调整能力不足，电网高峰负荷时段动态电压稳定问题逐渐突出。
[0006]鉴于上述问题，有必要研究新的技术手段，既要充分发挥现有线路走廊输的输电潜力，又要防止出现短路电流超标和动态无功支撑不足等问题。
[0007]从输电线路方面来看，制约交流线路传输容量的主要因素是绝缘耐受能力。目前，交流系统的绝缘按照电压峰值设计，但是传输容量是由电压有效值决定，仅为峰值的71 %。研究表明，交流线路在直流方式下运行，由于绝缘层内的电场分布、发热情况等方面的差异，交流线路的直流绝缘强度几乎是交流电压的2?3倍或更大。另外，对于电缆线路，由于其电容要比架空线路大得多，如果采用交流输电方式并且当电缆长度超过一定数值(如40?60km)时，就会出现电容电流占用电缆芯线全部有效负载能力的情况，而采用直流输电方式，其稳态电容电流仅是由纹波电压引起，数值很小，故电缆的送电长度几乎不受电容电流的限制。
[0008]综上，需要提供一种将三相交流线路改造为柔性直流输电的方案，特别是需要提供一种极间电压电流转换开关，减小在其切换过程中需要断开的电流值。。
【发明内容】
[0009]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于三相H桥的电压电流转换开关。
[0010]本发明的技术方案是:
[0011]所述开关包括送端三相换流器和受端三相换流器；所述送端三相换流器接入送端交流系统，所述受端三相换流器接入受端交流系统；
[0012]所述送端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，以及所述受端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，通过交流电缆连接；
[0013]所述交流电缆包括第一极交流电缆、第二极交流电缆和第三极交流电缆。
[0014]优选的，所述送端三相换流器和受端三相换流器均为H桥多电平换流器；
[0015]所述H桥多电平换流器的上桥臂和下桥臂均包括N个串联的H桥功率子模块，N至少为2 ;所述上桥臂和下桥臂通过导线连接；
[0016]优选的，所述H桥功率子模块包括依次并联的第一桥臂、电容和第二桥臂；
[0017]所述第一桥臂包括两个串联的全控型器件，第二桥臂也包括两个串联的全控型器件；
[0018]优选的，所述全控型器件的两端均并联一个二极管；
[0019]所述二极管的阳极与全控型器件的发射极连接，二极管的阴极与全控型器件的集电极连接；
[0020]优选的，通过调整所述送端三相换流器中每相的上桥臂的导通或者断开、下桥臂的导通或者断开，以及所述受端三相换流器中每相的上桥臂的导通或者断开、下桥臂的导通或者断开，从而周期性改变流过所述交流电缆的电压方向和电流方向；
[0021]优选的，所述送端三相换流器的输入端均接入所述送端交流系统的同一个母线中，或者所述输入端分别接入送端交流系统的不同母线中；
[0022]所述受端三相换流器的输出端均接入所述受端交流系统的同一个母线中，或者所述输出端分别接入受端交流系统的不同母线中。
[0023]与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是:
[0024]1、本发明提供的一种基于三相H桥的电压电流转换开关，通过对三相H桥电压电流转换开关每相桥的上下桥臂的控制即可实现三极电缆线路电压方向和电流方向的周期性的改变；
[0025]2、本发明提供的一种三相H桥的电压电流转换开关，针对交流电缆线路的增容改造技术，大大削弱了电缆线路中空间电荷积累的问题，保证了改造后电缆线路的绝缘性會K ;
[0026]3、本发明提供的一种三相H桥电压电流转换开关，能够充分、均衡利用三相交流电缆线路的通流能力，而且三相电流之和在任意时刻为零，不会产生流经大地的零序环流；
[0027]4、本发明提供的一种基于三相H桥电压电流转换开关，采用H桥级联技术，该技术成熟度高，可扩展性强，推广应用前景良好；
[0028]5、本发明提供的电压电流转换开关，应用于三相交流电缆线路输电系统改造，在不增加电网短路水平的同时，显著提升系统运行的灵活性和可靠性。
【附图说明】
[0029]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0030]图1:本发明实施例中米用基于二相H桥的电压电流转换开关结构不意图；
[0031]图2:本发明实施例中H桥子模块结构示意图；
[0032]图3:本发明实施例中第一极交流电缆电流和电压波形图；
[0033]图4:本发明实施例中第二极交流电缆电流和电压波形图；
[0034]图5:本发明实施例中第三极交流电缆电流和电压波形图。
【具体实施方式】
[0035]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0036]本发明提供的一种基于三相H桥的电流转换开关，适用于新型紧凑化输电系统，利用了电容器的充放电，配合极间电压电流调制策略，防止极间电压电流变化过程中电流突变具有重要意义。
[0037]本发明提供的一种基于三相H桥的电压电流转换开关的实施例如图1所示，主要包括送端三相换流器和受端三相换流器，其中，
[0038]送端三相换流器接入送端交流系统，受端三相换流器接入受端交流系统。
[0039]送端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，以及受端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，通过交流电缆连接；
[0040]本实施例中，交流电缆包括第一极交流电缆、第二极交流电缆和第三极交流电缆。
[0041]1、送端三相换流器
[0042]送端三相换流器为H桥多电平的换流器；该H桥多电平的换流器的上桥臂和下桥臂均包括N个串联的H桥子模块，N至少为2 ;上桥臂和下桥臂通过导线连接。
[0043]本实施例中送端三相换流器包括三个单相H桥级联的换流桥臂，每个换流桥臂包括的H桥子模块个数取决于输电系统的容量和电压等级
[0044]2、受端三相换流器
[0045]受端三相换流器也为H桥多电平换流器；该H桥多电平换流器的上桥臂和下桥臂也均包括N个串联的H桥子模块，N至少为2 ;上桥臂和下桥臂也通过导线连接。
[0046]本实施例中受端三相换流器由三个单相H桥级联的换流桥臂组成，每个换流桥臂包括的H桥子模块个数也取决于输电系统的容量和电压等级