隔离型送出直流变压器预充电电路及其预充电控制方法与流程

本发明涉及一种高压直流变换器，特别是关于一种用于大规模新能源外送的隔离型送出直流变压器分布式预充电电路及其预充电控制策略。

背景技术：

1、为实现“沙-戈-荒”和海上风电大规模开发和外送，直流汇集直流送出的全直流方案相较于现有交流汇集柔直送出方案由于不存在容性充电功率引起的过电压、无功损耗等问题，成为大规模新能源外送的重要发展方向。其中送出直流变压器是全直流方案的核心关键装备。现有文献中公开的用于大规模海上风电直流送出的高升压比直流变换器和高升压比隔离型直流变换器及其控制方法，给出了一类基于子模块桥臂与晶闸管、二极管阀组相结合的隔离型送出直流变压器。同时结合子模块桥臂电压、电流波形高度可控以及晶闸管二极管通态损耗低、成本低的优势，有较好的工程应用前景。但现有文献中并未对其预充电电路配置以及预充电控制策略展开研究。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种隔离型送出直流变压器预充电电路及其预充电控制方法，其能实现隔离型送出直流变压器的安全可靠充电。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种隔离型送出直流变压器预充电电路，其包括：由限流电阻和隔离开关串联构成的充电单元；在隔离型送出直流变压器的中压直流侧由晶闸管阀组与子模块桥臂串联构成的三相桥臂中，每个晶闸管阀组都包括多个串联的晶闸管，且每个晶闸管的两端都并联有一个充电单元；多个充电单元形成分布式预充电电路。

3、进一步，限流电阻采用低压预充电限流电阻，隔离开关采用低压隔离开关。

4、一种基于上述隔离型送出直流变压器预充电电路的预充电控制方法，其包括：不控充电阶段和可控充电阶段；

5、不控充电阶段，在中压直流侧三相桥臂中，子模块桥臂控制隔离型送出直流变压器不工作，由分布式预充电电路为子模块桥臂中的电容进行不控充电；

6、当不控充电满足预设的第一结束条件，进入可控充电阶段，当所有子模块桥臂中的电容均充至预设的第二结束条件，则充电结束，隔离型送出直流变压器进入正常运行。

7、进一步，由分布式预充电电路为子模块桥臂中的电容进行不控充电，包括：

8、子模块桥臂中的igbt呈闭锁状态，所有充电单元中的隔离开关均闭合，三相晶闸管阀组均不触发；

9、中压直流端口通过隔离型送出直流变压器的各相晶闸管电感、多个限流电阻和子模块桥臂中与上管igbt反并联的二极管，为子模块桥臂中的电容进行不控充电。

10、进一步，第一结束条件，为：

11、确定子模块桥臂中的电容电压是否等于，等于则满足条件；

12、其中，为中压直流电压，为半桥子模块个数。

13、进一步，可控充电阶段，包括：

14、所有晶闸管阀组均触发导通、所有隔离开关均断开；

15、中压直流通过各相晶闸管电感和晶闸管阀组，为子模块桥臂中的电容进行可控充电。

16、进一步，可控充电阶段，第二结束条件，为：

17、确定由子模块桥臂中的上管igbt占空比控制的电容电压是否达到额定值，达到则满足条件。

18、一种基于上述隔离型送出直流变压器预充电电路的预充电控制系统，其包括：不控充电模块和可控充电模块；不控充电模块，在中压直流侧三相桥臂中，子模块桥臂控制隔离型送出直流变压器不工作，由分布式预充电电路为子模块桥臂中的电容进行不控充电；当不控充电满足预设的第一结束条件，进入可控充电模块，当所有子模块桥臂中的电容均充至预设的第二结束条件，则充电结束，隔离型送出直流变压器进入正常运行。

19、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。

20、一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。

21、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

22、本发明针对背景技术中提出的两种隔离型送出直流变压器，提出了分布式预充电电路配置方案，同时给出相应的充电时序和充电控制方法。分布式预充电电路只需低压隔离开关和低压预充电限流电阻，可与晶闸管阀组吸收电路集成，实现小型化。预充电电路和预充电策略可实现隔离型送出直流变压器安全可靠充电，推动其工程实用化进程。

技术特征：

1.一种隔离型送出直流变压器预充电电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述隔离型送出直流变压器预充电电路，其特征在于，限流电阻采用低压预充电限流电阻，隔离开关采用低压隔离开关。

3.一种基于如权利要求1至2任一项所述隔离型送出直流变压器预充电电路的预充电控制方法，其特征在于，包括：不控充电阶段和可控充电阶段；

4.如权利要求3所述预充电控制方法，其特征在于，由分布式预充电电路为子模块桥臂中的电容进行不控充电，包括：

5.如权利要求3所述预充电控制方法，其特征在于，第一结束条件，为：

6.如权利要求3所述预充电控制方法，其特征在于，可控充电阶段，包括：

7.如权利要求3所述预充电控制方法，其特征在于，可控充电阶段，第二结束条件，为：

8.一种基于如权利要求1至2任一项所述隔离型送出直流变压器预充电电路的预充电控制系统，其特征在于，包括：不控充电模块和可控充电模块；

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求3至7所述方法中的任一方法。

10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求3至7所述方法中的任一方法的指令。

技术总结
本发明涉及一种隔离型送出直流变压器预充电电路及其预充电控制方法，其包括：由限流电阻和隔离开关串联构成的充电单元；每个晶闸管阀组都包括多个串联的晶闸管，且每个晶闸管的两端都并联有一个充电单元；多个充电单元形成分布式预充电电路。不控充电阶段，在中压直流侧三相桥臂中，子模块桥臂控制隔离型送出直流变压器不工作，由分布式预充电电路为子模块桥臂中的电容进行不控充电；当不控充电满足预设的第一结束条件，进入可控充电阶段，当所有子模块桥臂中的电容均充至预设的第二结束条件，则充电结束，隔离型送出直流变压器进入正常运行。本发明实现了隔离型送出直流变压器的安全可靠充电。

技术研发人员：李晖,王世斌,索之闻,王智冬,王菲,蒋维勇,田旭,张桂红,刘飞,张祥成,李积泰,刘联涛,彭飞,赵雪,张君,车琰瑛,梁国勇
受保护的技术使用者：国网经济技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16