专利名称：一种用于新能源并网的谐振升压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种用于新能源并网的谐振升压装置。
背景技术：
利用谐振环节变压的结构是新能源并网的一种新型拓扑结构，附图1是其原理图。它主要针对目前新能源远离负荷聚集地的现状，提供一种将新能源进行远距离传输并网的新型拓扑结构。新能源并网方式的运行原理为多个小型新能源电场通过电压源换流器VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接谐振升压环节升压，电压波形为逐渐增大的正负振荡波，由于损耗稳定原理，电压稳定在一定值，经整流环节，将输出电压转变为正向直流电压，后通过直流电缆将电能传输至电网所在地，并连接谐振降压环节，降压后通过直流母线与多个电压源换流器VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电后与电网连接，成功完成新能源并网。即多个新能源电场-多个VSC整流器-直流电网-谐振升压整流环节-直流电缆-谐振降压环节-直流母线-多个电压源换流器VSC逆变器-电网。新能源并网用谐振升压环节的拓扑结构图如图1所示。目前新能源并网结构，交流低压与直流高压间转变的方式主要采用变压器与高压大容量VSC换流器共同作用，和高压大容量DC/DC环节与低压小容量VSC换流器共同作用两种方式，其中高压大容量VSC成本高，DC/DC装置技术难点大，不利于制造。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于新能源并网的谐振升压装置，谐振升压环节可以代替目前采用的高压大容量VSC整流器和DC/DC装置，降低技术难度，节约成本，满足目前风电并网技术的要求，对风电技术的发展具有重要的作用。而且本发明所描述的谐振升压环节优化了半桥谐振升压环节结构，提高了输送效率。本发明目的是采用下述技术方案实现的—种用于新能源并网的谐振升压装置，包括谐振升压环节和整流环节，其改进之处在于，在所述谐振升压环节与整流环节之间设有隔离变压器；所述谐振升压环节包括直流电源DC、低压大电容CO、高压小电容Cl、全桥电路和谐振电抗器LI ；所述低压大电容CO并联在直流电源DC的两端；所述低压大电容CO、全桥电路、谐振电抗器LI和高压小电容Cl依次连接；所述谐振电抗器LI连接在全桥电路和高压小电容Cl之间。其中，所述全桥电路包括晶闸管T1、T2、T3、T4 ;所述晶闸管Tl和晶闸管Τ3串联形成Τ1-Τ3支路；所述晶闸管Τ2和晶闸管Τ3串联形成Τ2-Τ4支路；所述Τ1-Τ3支路与Τ2-Τ4支路并联。其中，所述晶闸管Tl和晶闸管Τ3之间的引出线与谐振电抗器L的一端连接；所述晶闸管Τ2和晶闸管Τ4之间的引出线与高压小电容Cl的一端连接；
所述低压大电容CO、T1-T3支路和T2-T4支路依次并联，并与谐振电抗器LI和高压小电容Cl形成低压大电容CO-晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路，以及低压大电容CO-晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路。其中，所述整流环节包括二极管D1、D2、D3、D4和支撑电容C2 ;所述二极管D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路；所述二极管Dl和二极管D3串联后形成D1-D3支路；所述二极管D2和二极管D4串联后形成D2-D4支路；所述D1-D3支路、D2-D4支路和支撑电容C2依次并联。其中，所述隔离变压器的原边连接在高压小电容Cl的两端，副边分别与D1-D3支路和D2-D4支路连接。其中，所述谐振升压环节在进行谐振升压时由两个工作模式实现，包括下述步骤1、实施第一个工作模式即触发晶闸管Tl和T4，使晶闸管Tl和T4导通；所述晶闸管T2和T3关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl正向充电；I1、实施第二个工作模式即触发晶闸管T2和T3，使晶闸管T2和T3导通；所述晶闸管Tl和T4关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl反向充电。与现有技术比，本发明达到的有益效果是1、本发明提供的谐振升压装置，应用一次大型设备替代DC/DC变换器及变压器等设备，电路设计简单，控制策略容易实现，可靠性高，成本低，器件易于选取且制造容易，2、相较于半桥谐振升压环节，升压效率提高一倍。
图1是新能源并网用谐振升压环节的拓扑结构图；图2是本发明提供的用于新能源并网的谐振升压装置示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明提供的用于新能源并网的谐振升压装置，采用基于晶闸管技术的谐振升压环节代替高压大容量VSC装置和DC/DC装置，并优化半桥谐振升压环节，技术难度低、造价低、输送效率高的新型新能源并网方式。本发明提供的用于新能源并网的谐振升压装置示意图如图2所示，包括谐振升压环节和整流环节，在所述谐振升压环节与整流环节之间设有隔离变压器；所述谐振升压环节包括直流电源DC、低压大电容CO、高压小电容Cl、全桥电路和谐振电抗器LI ;低压大电容CO并联在直流电源DC的两端；低压大电容CO、全桥电路、谐振电抗器LI和高压小电容Cl依次连接；谐振电抗器LI连接在全桥电路和高压小电容Cl之间。所述全桥电路包括晶闸管Tl、T2、T3、T4 ;所述晶闸管Tl和晶闸管T3串联形成T1-T3支路；所述晶闸管T2和晶闸管T3串联形成T2-T4支路；所述T1-T3支路与T2-T4支路并联。晶闸管Tl和晶闸管T3之间的引出线与谐振电抗器L的一端连接；所述晶闸管T2和晶闸管T4之间的引出线与高压小电容Cl的一端连接；低压大电容CO、T1-T3支路和T2-T4支路依次并联，并与谐振电抗器LI和高压小电容Cl形成低压大电容CO-晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路，以及低压大电容CO-晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路。整流环节包括二极管Dl、D2、D3、D4和支撑电容C2 ;所述二极管Dl、D2、D3、D4组成全桥整流电路；所述二极管Dl和二极管D3串联后形成D1-D3支路；所述二极管D2和二极管D4串联后形成D2-D4支路；所述D1-D3支路、D2-D4支路和支撑电容C2依次并联。隔离变压器的原边连接在高压小电容Cl的两端，副边分别与D1-D3支路和D2-D4支路连接。谐振升压环节在进行谐振升压时由两个工作模式实现，包括下述步骤1、实施第一个工作模式即触发晶闸管Tl和T4，使晶闸管Tl和T4导通；所述晶闸管T2和T3关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl正向充电；I1、实施第二个工作模式即触发晶闸管T2和T3，使晶闸管T2和T3导通；所述晶闸管Tl和T4关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl反向充电。理想工况下两个工作模式各运行一次为一个周期，高压小电容Cl上电压升高2U(U为直流源DC电压)，经过第一个工作模式和第二个工作模式的多次振荡即可得到试验高电压，当线路损耗与电源功率达到平衡时，电路进入稳定运行状态，得到稳定的高电压，通过电源电压U的大小可以调节高电压的大小。高电压为正负振荡的波形，为了能够将电压变成直流电，谐振升压环节后需连接整流环节，整流环节为全桥整流电路并联支撑电容C2，为了起到隔离作用，在谐振升压环节和整流环节中间设置隔离变压器。本发明提供的谐振升压环节可以输出稳定的直流电压，并利用直流电缆或直流传输线输送能量。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用于新能源并网的谐振升压装置，包括谐振升压环节和整流环节，其特征在于，在所述谐振升压环节与整流环节之间设有隔离变压器；所述谐振升压环节包括直流电源DC、低压大电容CO、高压小电容Cl、全桥电路和谐振电抗器LI ； 所述低压大电容CO并联在直流电源DC的两端； 所述低压大电容CO、全桥电路、谐振电抗器LI和高压小电容Cl依次连接； 所述谐振电抗器LI连接在全桥电路和高压小电容Cl之间。
2.如权利要求1所述的用于新能源并网的谐振升压装置，其特征在于，所述全桥电路包括晶闸管Tl、T2、T3、T4 ;所述晶闸管Tl和晶闸管T3串联形成T1-T3支路；所述晶闸管T2和晶闸管T3串联形成T2-T4支路；所述T1-T3支路与T2-T4支路并联。
3.如权利要求2所述的用于新能源并网的谐振升压装置，其特征在于，所述晶闸管Tl和晶闸管T3之间的引出线与谐振电抗器L的一端连接；所述晶闸管T2和晶闸管T4之间的引出线与高压小电容Cl的一端连接； 所述低压大电容CO、T1-T3支路和T2-T4支路依次并联，并与谐振电抗器LI和高压小电容Cl形成低压大电容CO-晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路，以及低压大电容CO-晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路。
4.如权利要求1所述的用于新能源并网的谐振升压装置，其特征在于，所述整流环节包括二极管D1、D2、D3、D4和支撑电容C2 ;所述二极管D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路；所述二极管Dl和二极管D3串联后形成D1-D3支路；所述二极管D2和二极管D4串联后形成D2-D4支路；所述D1-D3支路、D2-D4支路和支撑电容C2依次并联。
5.如权利要求1所述的用于新能源并网的谐振升压装置，其特征在于，所述隔离变压器的原边连接在高压小电容Cl的两端，副边分别与D1-D3支路和D2-D4支路连接。
6.如权利要求1所述的用于新能源并网的谐振升压装置，其特征在于，所述谐振升压环节在进行谐振升压时由两个工作模式实现，包括下述步骤1、实施第一个工作模式即触发晶闸管Tl和T4，使晶闸管Tl和T4导通；所述晶闸管T2和T3关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管Tl-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T4闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl正向充电； I1、实施第二个工作模式即触发晶闸管T2和T3，使晶闸管T2和T3导通；所述晶闸管Tl和T4关断，所述低压大电容CO将沿晶闸管T2-谐振电抗器L1-高压小电容Cl-晶闸管T3闭合回路振荡半个周期，对高压小电容Cl反向充电。
全文摘要
本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种用于新能源并网的谐振升压装置，包括谐振升压环节和整流环节，在所述谐振升压环节与整流环节之间设有隔离变压器；所述谐振升压环节包括直流电源DC、低压大电容C0、高压小电容C1、全桥电路和谐振电抗器L1；所述低压大电容C0并联在直流电源DC的两端；所述低压大电容C0、全桥电路、谐振电抗器L1和高压小电容C1依次连接；所述谐振电抗器L1连接在全桥电路和高压小电容C1之间。本发明提供的谐振升压环节代替目前采用的高压大容量VSC整流器和DC/DC装置，降低技术难度，节约成本，满足目前风电并网技术的要求，对风电技术的发展具有重要的作用。本发明所描述的谐振升压环节优化了半桥谐振升压环节结构，提高了输送效率。
文档编号H02M5/45GK103001502SQ20121045686
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者温家良, 王秀环, 郭高鹏, 吴婧, 王宇, 杨杰, 药涛 申请人:国网智能电网研究院, 国家电网公司