一种可实现功率反送的混合直流输电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合直流输电系统，具体讲涉及一种可实现功率反送的混合直流输电系统。
【背景技术】
[0002]直流输电技术分为常规直流与柔性直流两种类型，每种类型的直流输电系统均可功率反送，但功率反送的原理并不相同。由于晶闸管电流单向流通，所以常规直流功率反送只能通过改变直流电压极性的方法来实现；而柔性直流由于换流阀可以双向流动，所以直流电压极性可以维持不变，仅通过改变直流电流方向就可以实现功率反送。
[0003]由电流源型换流器与电压源型换流器共同组成的混合直流输电系统，具有常规直流与柔性直流的技术特点与优势。电压源型换流器主要包括两电平、半桥子模块换流器和全桥子模块换流器，全桥子模块换流器可以改变直流电压极性，但是所需全控型电力电子器件是半桥子模块换流器的2倍，造价太高，一般不单独应用于直流输电。因此混合直流输电系统的电压源型换流器主要采用两电平或者半桥子模块换流器。
[0004]由于两电平或者半桥子模块换流器的电压极性不能改变，混合直流输电系统的电流源型换流器的直流电流方向也不能改变，因此这种混合直流输电系统在需要功率反送时，会出现矛盾，一般不具备功率反送的能力，只适用于能源基地功率单向送出等工程。
【发明内容】
[0005]本发明针对目前混合直流输电系统无法实现功率反送的缺点与不足，提供一种可实现功率反送的混合直流输电系统，通过在采用两电平或者半桥子模块换流器的混合直流输电系统的直流母线上安装功率反送转换开关，使混合直流输电系统具备功率反送的功會K。
[0006]本发明提供的技术方案是:一种可实现功率反送的混合直流输电系统，所述混合直流输电系统包括整流侧的电流源型换流器和逆变侧的电压源型换流器，所述电流源型换流器和所述电压源型换流器对应的直流母线的正负极两端分别串联有极隔离开关L8、L9和极隔离开关Y8、Y9 ;所述极隔离开关L8和Y8、以及所述隔离开关L9和Y9分别通过直流输电线路连接；其改进之处在于:所述极隔离开关L8和L9之间交叉并联有功率反送转换开关LlO和LI I，使得所述极隔离开关L8的两端分别与所述功率反送转换开关LlO的一端和所述功率反送转换开关LI I的一端连接、所述极隔离开关L9的两端分别与所述功率反送转换开关LlO的另一端和所述功率反送转换开关Lll的另一端连接。
[0007]优选的，所述电流源型换流器包括:
[0008]换流变压器A:其一侧绕组通过进线开关与交流系统A连接，另一侧绕组与晶闸管换流器相连，当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将交流系统A提供的三相交流电进行电压等级变换；当所述混合直流输电系统功率反送时，用于将晶闸管换流器输出的三相交流电进行电压等级变换；
[0009]晶闸管换流器:当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将电压等级变换后的三相交流电转化为直流电；当所述混合直流输电系统功率反送时，晶闸管换流器转为逆变状态运行，用于将直流母线侧的直流电转化为三相交流电；
[0010]平波电抗器:分别串联在所述电流源型换流器对应的直流母线的正负极两端，用于平抑直流电中的波纹；
[0011]直流滤波器:并联在所述电流源型换流器对应的直流母线的正负极之间，用于滤除直流电流的12k低次谐波，其中k = 1，2，3…N，N为整数；
[0012]交流滤波器:并联在交流系统A的进站高压三相母线上，用于滤除交流电流的12k±l低次谐波，其中k = 1，2，3…N，N为整数。
[0013]优选的，所述电压源型换流器包括:
[0014]换流变压器B:其一侧绕组通过进线开关与交流系统B连接，另一侧绕组通过换相电抗器与多电平换流器连接；当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将所述多电平换流器输出的三相交流电进行电压等级变换，当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将交流系统B提供的三相交流电进行电压等级变换；
[0015]换相电抗器:接于多电平换流器与换流变压器B之间，是多电平换流器与换流变压器B之间的功率传输纽带，其两端的相角差决定了传输有功功率的多少，此外还用于抑制故障电流的上升速率；
[0016]多电平换流器:当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将所述电流源型换流器输出的直流电转换为三相交流电；当所述混合直流输电系统功率反送时，多电平换流器转为整流状态运行，用于将交流系统B提供的三相交流电转化为直流电；
[0017]高频交流滤波器:接于换相电抗器和换流变压器B之间，用于滤除交流电流中的高低次谐波，谐波次数与开关频率或者换流器电平数有关；
[0018]直流电容:接于电压源型换流器对应的直流母线的正负极之间，用于维持直流电压的稳定。
[0019]进一步，所述晶闸管换流器为十二脉动桥式晶闸管换流器，不能改变直流电流方向。
[0020]进一步，所述多电平换流器为两电平电压源型换流器或半桥子模块结构电压源型换流器，不能改变电压极性。
[0021]优选的，所述混合直流输电系统通过如下步骤实现功率反送:
[0022]SI，闭锁晶闸管换流器，使直流传输有功功率降为零，拉开电流源型换流器侧进线开关，此时多电平换流器仍继续运行，运行于定直流电压方式，即直流电容电压维持不变；
[0023]S2，闭锁电压源型换流器，拉开电压源型换流器侧进线开关；检测直流电容电压，等待其降为零；
[0024]S3，断开极隔尚开关L8和L9 ；
[0025]S4，闭合功率反送转换开关LlO和Lll ;
[0026]S5，合上电压源型换流器侧进线开关，解锁多电平换流器，使其运行于定直流电压方式，直到直流电容电压达到额定值；
[0027]S6，合上电流源型换流器侧进线开关，解锁晶闸管换流器，逐步使有功功率达到给定值。
[0028]进一步，所述极隔离开关L8和L9与所述功率反送转换开关LlO和Lll连锁运行，以防止所述极隔离开关L8和L9与所述功率反送转换开关LlO和Lll同时处于合位。
[0029]进一步，当所述混合直流输电系统正常工作时，所述电流源型换流器将交流系统A提供的交流电转换为直流电，并通过所述电压源型换流器将直流电转换为交流电后输送给交流系统B ;
[0030]当所述混合直流输电系统实现功率反送时，所述电压源型换流器将交流系统B提供的交流电转换为直流电，并通过所述电流源型换流器将直流电转化为交流电后输送给交流系统A。
[0031]进一步，所述两电平电压源型换流器包括三相六桥臂，每个桥臂包括绝缘栅双极型晶体管IGBT以及并联在所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极和集电极之间的二极管和压敏电阻，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极接收外部设备提供的控制信号。
[0032]进一步，所述半桥子模块结构电压源型换流器包括三相六桥臂，每个桥臂包括依次串联的半桥子模块，所述半桥子模块包含两个串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT、与所述两个串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT并联的直流电容、以及分别并联在所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极和集电极之间的二极管，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极接收外部设备提供的控制信号。
[0033]与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步:
[0034]I)本发明提供的混合直流输电系统采用两电平或半桥子模块换流器结构的电压源型换流器，与采用价格高昂的全桥子模块换流器相比，降低了混合直流输电系统的建造成本。
[0035]2)本发明提供的混合直流输电系统操作控制简单，只需要将系统停运后断开极隔离开关，并闭合功率反送转换开关即可实现混合直流输电系统的功率反送，不需要改变系统绝缘配合水平，极大地扩展了混合直流输电系统的应用领域，提供了系统运行方式的灵活性。
【附图说明】
[0036]图1为采用两电平电压源型换流器的混合直流输电系统的电路结构示意图；
[0037]图2为十二脉动桥式晶闸管换流器的电路结构示意图；
[0038]图3为半桥子模块结构电压源型换流器的电路结构示意图；
[0039]图4为混合直流输电系统正常运行时功率正送启动过程的仿真结果图；
[0040]图5为混合直流输电系统功率反送时的仿真结果图；
[0041]其中:L1:交流系统A ;L2:进线开关A ;L3:交流滤波器；L4:换流变压器A ;L5:晶闸管换流器；L6:平波电抗器；L7:直流滤波器；L8:极隔离开关A ;L9:极