功率转换电路、换流器及其控制方法、装置、输电系统与流程

本申请涉及电路，特别是涉及一种功率转换电路、换流器及其控制方法、装置、输电系统。

背景技术：

1、随着电力输送场景的日益增加，对于如孤岛供电、可再生能源并网等电力输送需求，若采用传统的交流电缆进行输送，则会由于其输送距离远导致技术成本过高。

2、为了解决上述问题，目前多采用柔性直流输电技术进行电力输送，换流器作为柔性直流输电技术的核心设备，其通流能力的强弱与其内部的功率器件面积相关。而为了满足较高的通流能力需求，不得不采用面积较大的功率器件，然而传统的功率器件由于其电路结构复杂导致换流器的体积过大，无法得到广泛适用。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减小换流器体积的的功率转换电路、换流器及其控制方法、装置、输电系统。

2、第一方面，一种功率转换电路，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管和储能元件；

3、第一开关管的输入端分别连接第二开关管的输入端、储能元件的正极、第一二极管的阴极；

4、第二开关管的输出端分别连接第四开关管的输入端和第二二极管的阴极；

5、第三开关管的输入端分别连接储能元件的负极、第四开关管的输出端、第二二极管的阳极，且第三开关管的输出端连接第一开关管的输出端；

6、其中，第一二极管的阳极和第二二极管的阴极均用于连接电源，且第一开关管的受控端、第二开关管的受控端、第三开关管的受控端、第四开关管的受控端用于接入控制信号，以对电源的电信号进行功率转换。

7、在其中一个实施例中，储能元件为电容。

8、在其中一个实施例中，第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管中的至少一个为绝缘栅双极型晶体管。

9、第二方面，提供一种换流器，包括：

10、并联的两个桥臂，桥臂包括第一端和第二端，桥臂的第一端和第二端之间依次串接有若干个如上述实施例中的功率转换电路；

11、并联的两个桥臂的连接中点引出第一连接端，并联的两个桥臂未连接的两个端分别引出第二连接端和第三连接端，第一连接端用于连接交流电源，第二连接端和第三连接端用于连接直流电源，以使直流电源和交流电源进行交直流转换。

12、在其中一个实施例中，换流器包括三路并联的两个桥臂。

13、在其中一个实施例中，换流器还包括：

14、换流电抗器，换流电抗器串联于桥臂和交流电源之间。

15、第三方面，提供一种输电系统，包括：

16、两个如上述实施例中的换流器，每个换流器的第一连接端用于连接交流电源，每两个换流器的第二连接端和第三连接端分别对应连接，以进行不同交流电源之间的换流。

17、第四方面，提供一种换流器控制方法，应用于上述实施例中的换流器，方法包括：

18、获取桥臂中各储能元件的电压；

19、根据桥臂中各储能元件的电压，确定桥臂中各功率转换电路的工作模式，工作模式包括充电模式、放电模式、充电切除模式和放电切除模式；

20、根据各功率转换电路的工作模式，生成目标控制信号至功率转换电路的第一开关管的受控端、第二开关管的受控端、第三开关管的受控端及第四开关管的受控端；

21、其中，目标控制信号为能够驱动功率转换电路工作在对应的工作模式的信号。

22、第五方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的方法的步骤。

23、第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的方法的步骤。

24、上述功率转换电路、换流器及其控制方法、输电系统，至少具有以下有益效果：

25、基于第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管和储能元件以及他们之间的连接，即，第一开关管的输入端分别连接第二开关管的输入端、储能元件的正极、第一二极管的阴极；第二开关管的输出端分别连接第四开关管的输入端和第二二极管的阴极；第三开关管的输入端分别连接储能元件的负极、第四开关管的输出端、第二二极管的阳极，且第三开关管的输出端连接第一开关管的输出端，构成了上述功率转换电路。其中，第一二极管的阳极和第二二极管的阴极均用于连接电源，且第一开关管的受控端、第二开关管的受控端、第三开关管的受控端、第四开关管的受控端用于接入控制信号，以对电源的电信号进行功率转换。该功率转换电路相对于传统技术中常用的全桥式功率转换电路，在控制信号的控制下，能正常实现现有全桥式功率转换电路的充电、放电和切除等功能，且至少减少了二极管等电子元器件的数量，有利于实现功率转换电路的小尺寸设计，且电子元器件数量的减少可降低故障发生频次，提高可靠性。

26、此外，电子元器件数量的减少，可进一步减少器件对应所需的冷却水路，当其应用于换流器时，有利于减小换流器的体积，使其能广泛适用于各种安装空间大小不同的场景。

技术特征：

1.一种功率转换电路，其特征在于，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管和储能元件；

2.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述储能元件为电容。

3.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管及所述第四开关管中的至少一个为绝缘栅双极型晶体管。

4.一种换流器，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的换流器，其特征在于，所述换流器包括三路所述并联的两个桥臂。

6.根据权利要求4所述的换流器，其特征在于，还包括：

7.一种输电系统，其特征在于，包括：

8.一种换流器控制方法，其特征在于，应用于权利要求4-6任一项所述的换流器，所述方法包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种功率转换电路、换流器及其控制方法、装置、输电系统。该转换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管和储能元件；第一开关管的输入端分别连接第二开关管的输入端、储能元件的正极、第一二极管的阴极；第二开关管的输出端分别连接第四开关管的输入端和第二二极管的阴极；第三开关管的输入端分别连接储能元件的负极、第四开关管的输出端、第二二极管的阳极，且第三开关管的输出端连接第一开关管的输出端。该功率转换电路能正常实现现有全桥式功率转换电路的充电、放电和切除等功能，且至少减少了二极管等电子元器件的数量，有利于实现功率转换电路的小尺寸设计，有利于减小换流器的体积。

技术研发人员：梁宁,严喜林,邹延生,肖凯,彭茂兰,彭光强,何竞松,武霁阳,刘航,冯雷,张楠,国建宝,黄义隆
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15