一种直流变压器装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种直流变压器装置，包括正极变压单元和负极变压单元；正极变压单元的直流输入侧经第一变换器逆变后接入第一变压器；第二变压器经第二变换器整流后接入直流输出侧；第一变压器与第二变压器连接；负极变压单元的直流输入侧经第三变换器逆变后接入第三变压器；第三变压器经第四变换器整流后接入直流输出侧；第三变压器与第四变压器连接；第三变压器接入第一变压器与第二变压器之间，第四变压器也接入第一变压器与第二变压器之间。与现有技术相比，本实用新型提出的一种直流变压器装置，适用于分布式发电以及不同直流电压等级系统的互联，可以实现不同直流电压等级输出，也可以实现不同电压等级直流系统之间功率潮流的控制。
【专利说明】
一种直流变压器装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种直流变压器装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步，世界各国对能源的供应与安全均提出了更高的要求，如何在原有化石能源供应的基础上，充分有效地使用风电、太阳能、海洋能等新型可再生能源，提高可再生清洁能源占有的比重，促进优化能源结构、转变能源发展方式;实现CO2排放量的控制目标。国家提出了发展分布式电源是国家能源转型的重大战略部署，要求分布式电源更好、更快并网，尽快实现分布式电源与配电网的协调发展。
[0003]分布式发电具有分散、随机变动等特点，大量的分布式电源的接入，将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响，各类型的电源和负荷因接口容量和电压等级的限制，亟需具备直流变压功能的DC/DC变换器实现不同电压等级的转换，同时，该类型直流变压器装置可实现直流电压控制、潮流控制及故障隔离功能，大大提高分布式电源的灵活性和可靠性。
【发明内容】
[0004]为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种直流变压器装置。
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]所述直流变压器装置包括正极变压单元和负极变压单元；
[0007]所述正极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧;所述直流输入侧依次通过断路器、主接触器、第一变换器和交流接触器接入第一变压器;所述直流输出侧依次通过断路器、直流接触器、第二变换器和交流接触器接入第二变压器;所述第一变压器的副边绕组与第二变压器的原边绕组连接；
[0008]所述负极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧;所述直流输入侧依次通过断路器、主接触器、第三变换器和交流接触器接入第三变压器;所述直流输出侧依次通过断路器、直流接触器、第四变换器和交流接触器接入第四变压器;所述第三变压器的副边绕组与第四变压器的原边绕组连接；
[0009]所述第三变压器的副边绕组接入第一变压器与第二变压器之间，第四变压器的原边绕组也接入第一变压器与第二变压器之间。
[0010]优选的，
[0011]所述第一变压器和第三变压器的副边绕组均为角型连接，原边绕组均为星型连接；
[0012]所述第二变压器和第四变压器的副边绕组均为星型连接，原边绕组均为角型连接。
[0013]优选的，
[0014]所述正极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和主接触器接入第一变换器;一个所述主接触器的两端并联有电阻；
[0015]所述正极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和直流接触器接入第二变换器;一个所述直流接触器的两端并联有电阻。
[0016]优选的，
[0017]所述负极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和主接触器接入第三变换器;一个所述主接触器的两端并联有电阻；
[0018]所述负极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和直流接触器接入第四变换器;一个所述直流接触器的两端并联有电阻。
[0019]与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是:
[0020]1、本实用新型提供的一种直流变压器装置，适用于分布式发电与不同直流电压等级的系统互联，可以实现不同等级直流电压的输出，可以实现不同直流系统之间功率流动的控制；
[0021]2、本实用新型提供的一种直流变压器装置，其第一变压器、第二变压器、第三变压器和第四变压器具备电气隔离能力，可以实现故障的抑制与隔离；
[0022]3、本实用新型提供的一种直流变压器装置，其第一变压器、第二变压器、第三变压器和第四变压器采用高频变压器，因此当直流侧发生故障时，可以通过中间交流侧的开关来实现直流侧故障电流的隔离，具有一定的故障抑制作用;此外，高频变压器的原边采用三角型连接，固边采用星型连接，可以抑制不平衡故障导致的零序电流分量。
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0024]图1:本实用新型实施例中一种直流变压器装置拓扑结构图；
[0025]图2:本实用新型实施例中第一变换器、第二变换器、第三变换器、第四变换器拓扑结构图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]本实用新型提供的一种直流变压器装置的实施例如图1和2所示，具体为:
[0028]该直流变压器装置包括正极变压单元和负极变压单元。其中，
[0029]1、正极变压单元
[0030]本实施例中正极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧。
[0031 ] 直流输入侧依次通过断路器QFl、主接触器S1、第一变换器BI和交流接触器S5接入第一变压器T1直流输出侧依次通过断路器QF2、直流接触器S2、第二变换器B2和交流接触器S6接入第二变压器T2。
[0032]第一变压器Tl的副边绕组与第二变压器T2的原边绕组连接。
[0033]本实施例中第一变压器Tl和第三变压器T3的副边绕组均为角型连接，原边绕组均为星型连接。
[0034]如图1所示，正极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器QFl和主接触器SI接入第一变换器BI;—个主接触器SI的两端并联有电阻。正极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器QF2和直流接触器S2接入第二变换器;一个直流接触器S2的两端并联有电阻。即本实施例中断路器QF1、主接触器S1、断路器QF2和直流接触器S2的数目均为二，直流接触器SI与电阻构成直流预充电回路，直流接触器S2与电阻构成直流预充电回路。
[0035]2、负极变压单元
[0036]本实施例中负极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧。
[0037]直流输入侧依次通过断路器QF3、主接触器S3、第三变换器B3和交流接触器S7接入第三变压器T3 ο直流输出侧依次通过断路器QF4、直流接触器S4、第四变换器B4和交流接触器S8接入第四变压器T4。
[0038]第三变压器T3的副边绕组与第四变压器T4的原边绕组连接，同时，第三变压器T3的副边绕组接入第一变压器Tl与第二变压器T2之间，第四变压器T4的原边绕组也接入第一变压器Tl与第二变压器之间T2。
[0039]本实施例中第二变压器T2和第四变压器T4的副边绕组均为星型连接，原边绕组均为角型连接。
[0040]如图1所示，负极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器QF3和主接触器S3接入第三变换器B3;—个主接触器S3的两端并联有电阻；负极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器QF4和直流接触器S4接入第四变换器B4; —个直流接触器S4的两端并联有电阻。直流接触器S3与电阻构成直流预充电回路，直流接触器S4与电阻构成直流预充电回路。
[0041]本发明中正极变压单元和负极变压单元采用隔离型拓扑，第一变压器、第二变压器、第三变压器和第四变压器采用高频变压器，因此当直流侧发生故障时，可以通过中间交流侧的开关来实现直流侧故障电流的隔离，具有一定的故障抑制作用。此外，高频变压器的原边采用三角型连接，固边采用星型连接，可以抑制因电压不平衡故障导致的零序电流分量。
[0042]本发明中以正极变压单元为例对其DC/AC-AC/DC的电能转换方式进行说明，负极变压单元的电能转换过程与正极变压单元相同:
[0043]1、直流输入侧采用断路器QFl电气接入，通过直流预充电回路对第一变换器BI的直流母排进行充电，当直流母排上升至额定电压时，主接触器SI闭合，实现直流输入侧与第一变换器BI直流母排的连接。
[0044]2、交流接触器S5吸合，第一变换器BI工作在逆变状态，并建立起交流电压，交流输出侧通过预充电回路对第二变换器B2的直流母排进行充电，当三相全桥模块的直流母排上升至额定电压时，交流接触器S6闭合。
[0045]3、第二变换器B2工作在整流状态，闭合直流接触器S2并建立直流输出电压，直流输出侧采用断路器QF2电气接出。
[0046]当直流输出侧作为输入侧，直流输入侧作为输出侧时，负极变压单元的电能转换过程与正极变压单元相同，正极变压单元进行DC/AC-AC/DC电能转换的过程为:
[0047]1、直流输出侧采用断路器QF2电气接入，通过直流预充电回路对第二变换器B2的直流母排进行充电，当直流母排上升至额定电压时，直流接触器S2闭合，实现直流输入侧与第二变换器B2直流母排的连接。
[0048]2、交流接触器S6吸合，第二变换器B2工作在逆变状态，并建立起交流电压，交流输出侧通过预充电回路对第一变换器BI的直流母排进行充电，当第一变换器BI直流母排上升至额定电压时，交流接触器S5闭合。
[0049]3、第一变换器BI工作在整流状态，闭合主接触器SI并建立直流输出电压，直流输入侧采用断路器QFl电气接出。
[0050]本发明中一种直流变压器装置采用真双极结构，当双极中任何一极发生故障时，在绝缘允许的情况下另一极可以继续为负荷端提供半载功率。其工作模式包括:
[0051 ] 1、正常工作状态
[0052]本实施例中在正常工作状态下，正极变压单元和负极变压单元正常工作。
[0053]2、发生故障后的工作状态
[0054]①:正极变压单元的直流输入侧与第一变压器之间发生故障，则负极变压单元的直流输入侧、断路器QF3、主接触器S3、第三变换器B3、交流接触器S7和第三变压器T3，以及正极变压单元的断路器QF2、直流接触器S2、第二变换器B2、交流接触器S6和第二变压器T2组成新的变压单元。
[0055]②:正极变压单元的直流输出侧与第二变压器之间发生故障，则正极变压单元的直流输入侧、断路器QFl、主接触器S1、第一变换器B1、交流接触器S5和第一变压器Tl，以及负极变压单元的断路器QF4、直流接触器S4、第四变换器B4、交流接触器S8和第四变压器T4组成新的变压单元。
[0056]③:负极变压单元的直流输入侧与第三变压器之间发生故障，则正极变压单元的直流输入侧、断路器QFl、主接触器S1、第一变换器B1、交流接触器S5和第一变压器Tl，以及负极变压单元的断路器QF4、直流接触器S4、第四变换器B4、交流接触器S8和第四变压器T4组成新的变压单元。
[0057]④:负极变压单元的直流输出侧与第四变压器之间发生故障，则负极变压单元的直流输入侧、断路器QF3、主接触器S3、第三变换器B3、交流接触器S7和第三变压器T3，以及正极变压单元的断路器QF2、直流接触器S2、第二变换器B2、交流接触器S6和第二变压器T2组成新的变压单元。
[0058]最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
【主权项】
1.一种直流变压器装置，其特征在于，所述直流变压器装置包括正极变压单元和负极变压单元； 所述正极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧;所述直流输入侧依次通过断路器、主接触器、第一变换器和交流接触器接入第一变压器;所述直流输出侧依次通过断路器、直流接触器、第二变换器和交流接触器接入第二变压器;所述第一变压器的副边绕组与第二变压器的原边绕组连接； 所述负极变压单元包括直流输入侧和直流输出侧;所述直流输入侧依次通过断路器、主接触器、第三变换器和交流接触器接入第三变压器;所述直流输出侧依次通过断路器、直流接触器、第四变换器和交流接触器接入第四变压器;所述第三变压器的副边绕组与第四变压器的原边绕组连接； 所述第三变压器的副边绕组接入第一变压器与第二变压器之间，第四变压器的原边绕组也接入第一变压器与第二变压器之间。2.如权利要求1所述的一种直流变压器装置，其特征在于， 所述第一变压器和第三变压器的副边绕组均为角型连接，原边绕组均为星型连接； 所述第二变压器和第四变压器的副边绕组均为星型连接，原边绕组均为角型连接。3.如权利要求1所述的一种直流变压器装置，其特征在于， 所述正极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和主接触器接入第一变换器;一个所述主接触器的两端并联有电阻； 所述正极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和直流接触器接入第二变换器;一个所述直流接触器的两端并联有电阻。4.如权利要求1所述的一种直流变压器装置，其特征在于， 所述负极变压单元的直流输入侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和主接触器接入第三变换器;一个所述主接触器的两端并联有电阻； 所述负极变压单元的直流输出侧包括两条支路，每条支路均依次通过断路器和直流接触器接入第四变换器;一个所述直流接触器的两端并联有电阻。
【文档编号】H02J3/38GK205453499SQ201521115289
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月28日
【发明人】庄俊, 姚良忠, 杨波, 曹远志, 卢俊峰, 丁杰, 吴福保, 陶以彬, 李官军, 胡金杭, 迟永宁, 李琰, 桑丙玉, 周晨, 刘欢, 鄢盛驰, 余豪杰, 冯鑫振, 崔红芬, 孙蔚, 王志冰, 李跃龙, 朱红保, 侯书毅, 马鑫鑫
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 江苏省电力公司