一种柔性环网控制器的拓扑结构制造技术

本发明专利技术提供了一种柔性环网控制器的拓扑结构，包括换流变压器、第一换流器和第二换流器；第一换流器通过换流变压器接入交流系统，第二换流器直接接入交流系统；所述换流变压器的网侧绕组采用星型连接，阀侧绕组采用三角型连接；第一换流器的每相桥臂均由半桥子模块串联组成；第二换流器的每相桥臂由半桥子模块和全桥子模块串联组成，该半桥子模块和全桥子模块的数量比为1：1。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种柔性环网控制器的拓扑结构，省去了一组换流变压器和一端接地系统，节省了柔性环网控制器的占地面积，实现了紧凑化设计；利用单一侧的换流变压器，阻断了零序电流和正常运行时直流偏磁电流的通路，提高了柔性环网控制器的可靠性。

Topological structure of flexible loop net controller

The present invention provides a flexible ring topology network controller, including converter transformer, the first inverter and the second inverter; the first converter through the converter transformer AC system, converter second direct access communication system; network side of the converter transformer winding adopts star connection the valve side winding, adopts the triangle connection; each phase bridge converter is composed of first half bridge sub modules are connected in series; each phase bridge converter consists of second half bridge module and full bridge sub modules in series, the number of the half bridge module and full bridge module is 1:1. Compared with the prior art, the topological structure of a flexible loop controller of the present invention, save a group of converter transformer and one end of the grounding system, save flexible ring network controller area, realize the compact design; converter transformer with single side channel, DC magnetic bias current blocking the zero sequence current and normal operation, improve the reliability of the flexible ring network controller.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性环网控制器的拓扑结构
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种柔性环网控制器的拓扑结构。
技术介绍
随着传输负荷的不断增大，高一级电网的发展建设，电磁环网又在不断形成。目前通用的电磁环网的解环方法是在解环点处加装交流断路器或实行电网分区运行，但该方法的前提条件是电网已具备了开环运行的基本条件。在电磁环网难以开环运行但满足安全约束的条件时，可采用将统一潮流控制器、移相器、相间功率控制器、可控串补等技术，通过FACTS装置调整电压相角，来消除电磁环网中的环流、限制短路电流，优化高/低压网络间的功率分布，提高系统运行可靠性和经济性，但此类装置不能从根本上解决电磁环网的问题。柔性环网控制器为背靠背柔性直流，能实现有功功率和无功功率的快速独立控制；当交流系统发生故障时，柔性直流不提供短路电流，可迅速隔离故障，且具有黑启动功能，为解决电磁环网问题提供了一种选择。目前通用的柔性环网控制器拓扑为双侧带换流变压器对称单极采用半桥子模块换流器的柔性环网控制器，但该种拓扑结构有两组换流变压器和两组接地系统，占地面积较大，考虑城市电网的实际安装位置及空间限制因素，难以应用。另一种无换流变压器对称单极采用混合子模块换流器的柔性环网控制器，虽然去除了两组换流变压器和接地系统，但是该种拓扑对换流器的对称运行程度有严格的要求，一旦换流器的两极直流电流存在运行偏差，会使柔性环网控制器输出的交流电流中出现直流偏磁分量，导致直流电流注入自耦变压器，在交流母线中形成直流环流，交流系统中的自耦变压器对于长期直流偏磁的耐受能力较差，存在安全隐患。因此，需要提供一种节省了占地面积和高可靠性的柔性环网控制器。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种柔性环网控制器的拓扑结构。本专利技术的技术方案是：所述控制器包括换流变压器、第一换流器和第二换流器；所述第一换流器通过换流变压器接入交流系统，第二换流器直接接入交流系统；所述换流变压器的网侧绕组采用星型连接，阀侧绕组采用三角型连接；所述第一换流器的每相桥臂均由半桥子模块串联组成；所述第二换流器的每相桥臂由半桥子模块和全桥子模块串联组成，该半桥子模块和全桥子模块的数量比为1：1。优选的，当所述换流变压器接入的交流侧发生不对称故障时，换流变压器隔离该不对称故障；当所述第二换流器接入的交流侧发生不对称故障时，第二换流器隔离该不对称故障。优选的，当所述换流变压器接入的交流侧发生不对称故障时，所述换流变压器通过原边侧绕组和副边侧绕组进行磁耦合传送功率，实现交流系统和直流系统的电绝缘；当所述第二换流器接入的交流侧发生不对称故障时，控制所述第二换流器输出负电压，实现第二换流器的交流电压和交流电流的无畸变对称输出。优选的，当直流线路发生故障时，所述换流变压器和第二换流器承受直流故障过电压。优选的，当直流线路发生故障时，所述换流变压器通过原边侧绕组和副边侧绕组进行磁耦合传送功率，实现交流系统和直流系统的电绝缘；当直流线路发生故障时，所述第二换流器通过全桥子模块抑制直流故障电流，使得该第二换流器输出的直流电压降为零，实现直流故障穿越或者快速闭锁。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：1、本专利技术提供的一种柔性环网控制器的拓扑结构，相比于现有柔性环网控制器的拓扑结构省去了一组换流变压器和一端接地系统，节省了柔性环网控制器的拓扑结构的占地面积，实现了紧凑化设计；2、本专利技术提供的一种柔性环网控制器的拓扑结构，利用单一侧的换流变压器，阻断了零序电流和正常运行时直流偏磁电流的通路，提高了柔性环网控制器的拓扑结构的可靠性；3、本专利技术提供的一种柔性环网控制器的拓扑结构，其第二换流器采用50％全桥子模块和50％半桥子模块相串联的混合桥臂结构，在发生交流故障后，利用混合子模块结构的负电压输出能力，实现换流器交流电压和电流的无畸变对称输出；在发生直流系统故障时，利用混合子模块结构中的全桥子模块抑制流过其二极管的故障电流，控制第二换流器输出的直流电压降为零，可以实现故障穿越或者快速闭锁，隔离故障。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1：常用柔性环网控制器的拓扑结构示意图；图2：本专利技术实施例中一种柔性环网控制器的拓扑结构示意图；图3：本专利技术实施例中柔性环网控制器产生之久偏磁电流示意图；图4：本专利技术实施例中无换流变压器的直流偏磁电流通路示意图；图5：本专利技术实施例中单侧换流变阻断直流偏磁电流通路示意图；图6：本专利技术实施例中发生交流系统单相接地故障示意图；图7：本专利技术实施例中发生直流线路正极金属接地故障示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，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，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的一种柔性环网控制器的拓扑结构的实施例如图2所示，具体为：本实施例中柔性环网控制器的拓扑结构包括换流变压器、第一换流器和第二换流器。其中，1、第一换流器本实施例中第一换流器通过换流变压器接入交流系统，且第一换流器的每相桥臂均由半桥子模块串联组成。2、第二换流器本实施例中第二换流器直接接入交流系统，且第二换流器的每相桥臂由半桥子模块和全桥子模块串联组成，该半桥子模块和全桥子模块的数量比为1：1。即每相桥臂由50％全桥子模块和50％半桥子模块串联组成。3、换流变压器本实施例中换流变压器的网侧绕组采用星型连接，阀侧绕组采用三角型连接。本专利技术电网正常运行时，换流器的两极直流电流存在运行偏差ΔId，ΔId＝Id2-Id1，其中Id2为负极直流电流，Id1为正极直流电流。但是由于换流变压器对于直流相当于断路。因此不存在直流回路，不会使柔性环网控制器输出的交流电流中出线直流偏磁分量，如图3-5所示。当在电网发生故障时，柔性环网控制器的工作方式包括：1、交流系统故障如图6所示：①：当换流变压器接入的交流侧发生不对称故障时，换流变压器隔离该不对称故障。本实施例中换流变压器通过原边侧绕组和副边侧绕组进行磁耦合传送功率，实现交流系统和直流系统的电绝缘。②：当第二换流器接入的交流侧发生不对称故障时，第二换流器隔离该不对称故障。本实施例中通过控制第二换流器输出负电压，实现第二换流器的交流电压和交流电流的无畸变对称输出。2、直流系统故障如图7所示，当直流线路发生故障时，换流变压器和第二换流器承受直流故障过电压。①：当直流线路发生故障时，换流变压器通过原边侧绕组和副边侧绕组进行磁耦合传送功率，实现交流系统和直流系统的电绝缘，使得直流故障不传递到交流侧。②：当直流线路发生故障时，第二换流器通过全桥子模块抑制直流故障电流，使得该第二换流器输出的直流电压降为零，实现直流故障穿越或者快速闭锁。相比于图1所示常用的柔性环网控制器的拓扑结构，本实施例中的柔性环网控制器的拓扑结构去除了一组换流变压器和接地系统，节省了占地面积，一方面利用单侧换流变压器和采用混合子模块结构换流器的设计，提高了柔性环网控制的可靠性。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性环网控制器的拓扑结构，其特征在于，所述控制器包括换流变压器、第一换流器和第二换流器；所述第一换流器通过换流变压器接入交流系统，第二换流器直接接入交流系统；所述换流变压器的网侧绕组采用星型连接，阀侧绕组采用三角型连接；所述第一换流器的每相桥臂均由半桥子模块串联组成；所述第二换流器的每相桥臂由半桥子模块和全桥子模块串联组成，该半桥子模块和全桥子模块的数量比为1：1。

【技术特征摘要】
1.一种柔性环网控制器的拓扑结构，其特征在于，所述控制器包括换流变压器、第一换流器和第二换流器；所述第一换流器通过换流变压器接入交流系统，第二换流器直接接入交流系统；所述换流变压器的网侧绕组采用星型连接，阀侧绕组采用三角型连接；所述第一换流器的每相桥臂均由半桥子模块串联组成；所述第二换流器的每相桥臂由半桥子模块和全桥子模块串联组成，该半桥子模块和全桥子模块的数量比为1：1。2.如权利要求1所述的一种柔性环网控制器的拓扑结构，其特征在于，当所述换流变压器接入的交流侧发生不对称故障时，换流变压器隔离该不对称故障；当所述第二换流器接入的交流侧发生不对称故障时，第二换流器隔离该不对称故障。3.如权利要求2所述的一种柔性环网控制器的拓扑结构，其特征在于，当所述换流变压器接入的交流侧发...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺之渊，阳岳希，张艳军，杨杰，李强，那广宇，周季，周杨，张钊，白雪，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11