一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，涉及柔性直流输电技术领域。该装置包括整流单元、故障保护主动分级升压单元、逆变单元、电流测量信号调理电路、电压测量信号调理电路、IGBT驱动单元、检测控制单元和LC滤波单元，实时检测整流输出电压值，当电压出现波动且不超过额定值的1.5倍时，随时主动调整升压系数，进行分级升压。本实用新型专利技术利用故障保护主动分级升压单元中的电容器组充电，判断整流侧输出电压值来控制接入电容个数，控制主动升压系数，对不同电压进行不同升压系数的升压，能在正常运行和电网电压波动状态下，减少波动电压对设备的冲击，对波动电压瞬时峰值能够有效抑制，避免其对设计造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置
本技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置。
技术介绍
在未来的一个时期内，我国的经济将会继续保持高速增长的态势，随着经济的快速增长，能源紧缺和环境污染等问题日益严峻。柔性直流输电技术作为清洁能源并网的有效手段，受到了越来越多人的重视。由于柔性直流输电系统自身结构固有特性，长距离直流输电线路的电压降落问题不可忽视，由于电压降落的幅度和距离有关，长距离柔性直流输电在不同距离下，升压系数也不相同。当直流输电线路因系统本身或者外界干扰发生故障导致电压出现波动时，对其进行相同系数的升压极易导致逆变站的换流设备和设备绝缘的损坏，因此，对于柔性直流输电的电压波动检测和保护提出了更高的要求。目前的升压设备大多都是开环设备，没有对整流侧的电压进行检测，对于直流输电过程中的电压波动没有主动调整升压系数，且当前的升压设备的升压系数都为整数倍，不适用于柔性直流输电快速主动分级的要求。对于柔性直流输电过程的的电压降落和电压波动的问题，需要快速主动分级的响应。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术提供一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，使抑制系统故障引起的电压波动，在长距离输电过程中提供电压支撑，在直流电压扰动时，进行快速响应调节。一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，包括整流单元、故障保护主动分级升压单元、逆变单元、电流测量信号调理电路、电压测量信号调理电路、IGBT驱动单元、检测控制单元和LC滤波单元；整流单元第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接电网的三相输电线路，用于对电网的正弦波交流进行整流，输出直流电压，整流单元的两个输出端连接故障保护主动分级升压单元；所述故障保护主动分级升压单元用于根据检测控制单元检测到的电压波动，主动快速地进行分级式的升压调节，故障保护主动分级升压单元的第一输出端连接逆变单元的输入端，故障保护主动分级升压单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路，故障保护主动分级升压单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路；所述逆变单元用于将调节后的直流信号转换为等效的脉冲信号，与整流单元的结构相同，输入输出相反，逆变单元的输入端连接故障保护主动分级升压单元，逆变单元的输出端连接滤波单元；所述电流测量信号调理电路用于采集整流单元输出的电流信号，所述电压测量信号调理电路用于采集整流单元输出的电压信号，电流测量信号调理电路和电压测量信号调理电路的输入端均连接故障保护主动分级升压单元，输出端均连接检测控制单元；所述IGBT驱动单元用于将检测控制单元输出信号进行升压处理，进而达到控制IGBT器件栅极所需电压，驱动装置中的各个IGBT器件；所述IGBT驱动单元包括24个IGBT驱动电路，其中六个连接整流单元，六个连接逆变单元，十二个连接故障保护主动分级升压单元；所述检测控制单元用于发送控制信号，包括一个主控芯片和一个缓冲芯片，检测控制单元包括24路输出端，分别连接IGBT驱动单元的24个IGBT驱动电路，电压测量信号调理电路和电流测量信号调理电路均通过缓冲芯片与主控芯片连接。所述LC滤波单元用于对逆变单元输出的交流信号进行滤波处理，包括三组LC滤波电路，所述三组LC滤波电路的输入端分别连接所述逆变单元的三个输出端，所述三组LC滤波电路的输出端分别连接电网的三相线。进一步地，整流单元包括第十九绝缘栅双极晶体管、第二十绝缘栅双极晶体管、第二十一绝缘栅双极晶体管、第二十二绝缘栅双极晶体管、第二十三绝缘栅双极晶体管、第二十四绝缘栅双极晶体管、第十九续流二极管、第二十续流二极管、第二十一续流二极管、第二十二续流二极管、第二十三续流二极管和第二十四续流二极管；第十九续流二极管、第二十续流二极管、第二十一续流二极管、第二十二续流二极管、第二十三续流二极管和第二十四续流二极管分别对应并联在第十九绝缘栅双极晶体管、第二十绝缘栅双极晶体管、第二十一绝缘栅双极晶体管、第二十二绝缘栅双极晶体管、第二十三绝缘栅双极晶体管和第二十四绝缘栅双极晶体管的发射极和集电极之间，且续流二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极连接，续流二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第十九绝缘栅双极晶体管的集电极、第二十绝缘栅双极晶体管的集电极、第二十一绝缘栅双极晶体管的集电极相连接，并作为整流单元的第一输出端；第二十二绝缘栅双极晶体管的发射极、第二十三绝缘栅双极晶体管的发射极、第二十四绝缘栅双极晶体管的发射极相连接，并作为整流单元的第二输出端；第十九绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第一输入端，连接第二十二绝缘栅双极晶体管的集电极；第二十绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第二输入端，连接第二十三绝缘栅双极晶体管的集电极；第二十一绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第三输入端，连接第二十四绝缘栅双极晶体管的集电极；逆变单元的电路连接结构与整流单元的电路连接结构相同，整流单元的第一输出端和第二输出端分别为逆变单元的第一输入端和第二输入端，整流单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别为逆变单元的第一输出端、第二输出端和第三输出端。进一步地，故障保护主动分级升压单元包括故障保护单元和主动分级升压单元，故障保护单元用于实时检测整流单元输出的电压值以及电流值，主动分级升压单元用于主动快速地进行分级式的升压调节；故障保护单元包括第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第一直流断路器、第二直流断路器、第三直流断路器、霍尔传感器、第一续流二极管，第二续流二极管、第一电容、第一分压电阻和第二分压电阻；第一续流二极管和第二续流二极管并联在第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管的发射极和集电极之间，且续流二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极连接，续流二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第一直流断路器的一端与所述整流单元的第一输出端连接，另一端与第一绝缘栅双极晶体管的发射极、第一电容的正极和第二绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第一绝缘栅双极晶体管的集电极与第三直流断路器的一端连接，霍尔传感器紧贴在中间的传输导线上；霍尔传感器的输出端作为故障保护主动分级升压单元的第二输出端，连接所述电流测量信号调理电路的输入端；第三直流断路器的另一端连接所述主动分级升压单元的第一输入端；第二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第一分压电阻的一端，第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻的一端，第二分压电阻的另一端连接第二直流断路器的一端、第一电容的负极和所述主动分级升压单元的第二输入端；第二直流断路器的另一端连接所述整流单元的第二输出端；第一分压电阻和第二分压电阻之间的节点作为故障保护主动分级升压单元的第三输出端，连接所述电压测量信号调理电路的输入端；主动分级升压单元包括第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第八绝缘栅双极晶体管、第九绝缘栅双极晶体管、第十绝缘栅双极晶体管、第十一绝缘栅双极晶体管、第十二绝缘栅双极晶体管、第三续流二极管、第四续流二极管、第五续流二极管、第六续流二极管、第七续流二极管、第八续流二极管、第九续流二极管、第十续流二极管、第十一续流二极管、第十二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，其特征在于：该装置包括整流单元、故障保护主动分级升压单元、逆变单元、电流测量信号调理电路、电压测量信号调理电路、IGBT驱动单元、检测控制单元和LC滤波单元；所述整流单元第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接电网的三相输电线路，；所述故障保护主动分级升压单元的第一输出端连接逆变单元的输入端，故障保护主动分级升压单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路，故障保护主动分级升压单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路；所述逆变单元与整流单元的结构相同，输入输出相反，逆变单元的输入端连接故障保护主动分级升压单元，输出端连接滤波单元；所述电流测量信号调理电路和电压测量信号调理电路的输入端均连接故障保护主动分级升压单元，输出端均连接检测控制单元；所述IGBT驱动单元包括24个IGBT驱动电路，其中六个连接整流单元，六个连接逆变单元，十二个连接故障保护主动分级升压单元；所述检测控制单元包括一个主控芯片和一个缓冲芯片，检测控制单元包括24路输出端，分别连接IGBT驱动单元的24个IGBT驱动电路，电压测量信号调理电路和电流测量信号调理电路均通过缓冲芯片与主控芯片连接；所述LC滤波单元包括三组LC滤波电路，所述三组LC滤波电路的输入端分别连接所述逆变单元的三个输出端，所述三组LC滤波电路的输出端分别连接电网的三相线。...

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，其特征在于：该装置包括整流单元、故障保护主动分级升压单元、逆变单元、电流测量信号调理电路、电压测量信号调理电路、IGBT驱动单元、检测控制单元和LC滤波单元；所述整流单元第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接电网的三相输电线路，；所述故障保护主动分级升压单元的第一输出端连接逆变单元的输入端，故障保护主动分级升压单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路，故障保护主动分级升压单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路；所述逆变单元与整流单元的结构相同，输入输出相反，逆变单元的输入端连接故障保护主动分级升压单元，输出端连接滤波单元；所述电流测量信号调理电路和电压测量信号调理电路的输入端均连接故障保护主动分级升压单元，输出端均连接检测控制单元；所述IGBT驱动单元包括24个IGBT驱动电路，其中六个连接整流单元，六个连接逆变单元，十二个连接故障保护主动分级升压单元；所述检测控制单元包括一个主控芯片和一个缓冲芯片，检测控制单元包括24路输出端，分别连接IGBT驱动单元的24个IGBT驱动电路，电压测量信号调理电路和电流测量信号调理电路均通过缓冲芯片与主控芯片连接；所述LC滤波单元包括三组LC滤波电路，所述三组LC滤波电路的输入端分别连接所述逆变单元的三个输出端，所述三组LC滤波电路的输出端分别连接电网的三相线。2.根据权利要求1所述的用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，其特征在于：所述整流单元包括第十九绝缘栅双极晶体管、第二十绝缘栅双极晶体管、第二十一绝缘栅双极晶体管、第二十二绝缘栅双极晶体管、第二十三绝缘栅双极晶体管、第二十四绝缘栅双极晶体管、第十九续流二极管、第二十续流二极管、第二十一续流二极管、第二十二续流二极管、第二十三续流二极管和第二十四续流二极管；所述第十九续流二极管、第二十续流二极管、第二十一续流二极管、第二十二续流二极管、第二十三续流二极管和第二十四续流二极管分别对应并联在所述第十九绝缘栅双极晶体管、第二十绝缘栅双极晶体管、第二十一绝缘栅双极晶体管、第二十二绝缘栅双极晶体管、第二十三绝缘栅双极晶体管和第二十四绝缘栅双极晶体管的发射极和集电极之间，且续流二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极连接，续流二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第十九绝缘栅双极晶体管的集电极、第二十绝缘栅双极晶体管的集电极、第二十一绝缘栅双极晶体管的集电极相连接，并作为整流单元的第一输出端；第二十二绝缘栅双极晶体管的发射极、第二十三绝缘栅双极晶体管的发射极、第二十四绝缘栅双极晶体管的发射极相连接，并作为整流单元的第二输出端；第十九绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第一输入端，连接第二十二绝缘栅双极晶体管的集电极；第二十绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第二输入端，连接第二十三绝缘栅双极晶体管的集电极；第二十一绝缘栅双极晶体管的发射极作为整流单元的第三输入端，连接第二十四绝缘栅双极晶体管的集电极；所述逆变单元的电路连接结构与整流单元的电路连接结构相同，整流单元的第一输出端和第二输出端分别为逆变单元的第一输入端和第二输入端，整流单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别为逆变单元的第一输出端、第二输出端和第三输出端。3.根据权利要求2所述的用于柔性直流输电的分级式直流电压主动调节装置，其特征在于：所述故障保护主动分级升压单元包括故障保护单元和主动分级升压单元，故障保护单元用于实时检测整流单元输出的电压值以及电流值，主动分级升压单元用于主动快速地进行分级式的升压调节；所述故障保护单元包括第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第一直流断路器、第二直流断路器、第三直流断路器、霍尔传感器、第一续流二极管，第二续流二极管、第一电容、第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一续流二极管和第二续流二极管并联在所述第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管的发射极和集电极之间，且续流二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极连接，续流二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第一直流断路器的一端与所述整流单元的第一输出端连接，另一端与第一绝缘栅双极晶体管的发射极、第一电容的正极和第二绝缘栅双极晶体管的集电极连接；第一绝缘栅双极晶体管的集电极与第三直流断路器的一端连接，霍尔传感器紧贴在中间的传输导线上；霍尔传感器的输出端作为故障保护主动分级升压单元的第二输出端，连接所述电流测量信号调理电路的输入端；第三直流断路器的另一端连接所述主动分级升压单元的第一输入端；第二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第一分压电阻的一端，第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻的一端，第二分压电阻的另一端连接第二直流断路器的一端、第一电容的负极和所述主动分级升压单元的第二输入端；第二直流断路器的另一端连接所述整流单元的第二输出端；第一分压电阻和第二分压电阻之间的节点作为故障保护主动分级升压单元的第三输出端，连接所述电压测量信号调理电路的输入端；所述主动分级升压单元包括第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第八绝缘栅双极晶体管、第九绝缘栅双极晶体管、第十绝缘栅双极晶体管、第十一绝缘栅双极晶体管、第十二绝缘栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明理，屈恺，吴冠男，徐建源，史喆，张晓天，王优胤，张娜，宁辽逸，候玉琤，张泽宇，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：北京,11