一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器及电路制造技术

本申请公开了一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器，通过多端口变换器的十二个开关可以等效出三个六开关的三相变换器，等效出的三个三相变换器分别通过第一输出端、第二输出端以及第三输出端，实现现有技术中四个三相变换器的功能，将组成变换器的开关的数量由二十四个减少至十二个，降低了变换器成本，进一步降低异步电网在建造时的成本，提高资源的利用率。本申请还公开了一种可变频率变压器故障穿越电路，具有上述有益效果。

A multi port converter and circuit for fault crossing circuit of variable frequency transformer

The present application discloses a multi-port converter of a variable frequency transformer fault-traversing circuit. The twelve switches of the multi-port converter can be equivalent to three six-switch three-phase converters. The three equivalent three-phase converters can realize the existing technology through the first output terminal, the second output terminal and the third output terminal respectively. The function of four three-phase converters reduces the number of switches from 24 to 12, reduces the cost of converters, further reduces the cost of asynchronous power grid construction, and improves the utilization of resources. The utility model also discloses a variable frequency transformer fault crossing circuit, which has the beneficial effect.

【技术实现步骤摘要】
一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器及电路
本申请涉及电网异步互联
，特别涉及一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器以及可变频率变压器故障穿越电路。
技术介绍
随着电网的不断建设，不同国家之间的电网可以将电能资源进行共享。其中，可以通过可变频率变压器，将不同频率的电网之间相互连接。其中，可变频率变压器是一种新型电网异步互联装置，可以实现不同频率电网的相互连接。与背靠背高压直流输电相比，可变频率变压器具有更好的自然阻尼和惯性支撑能力；运行平滑，无谐波污染；控制简单且过载能力强。然而，可变频率变压器不具备故障穿越能力，当可变频率变压器的一侧电网发生电压跌落和不平衡故障时，可变频率变压器会被迫传输过大的短路电流和产生转矩波动，影响电网的安全稳定运行，严重时还会导致设备损坏。为实现可变频率变压器的正常运行和电网故障穿越运行，目前技术一种可变频率变压器故障穿越电路，请参考图1，图1为现有技术提供的一种故障穿越电路。现有技术提供的一种故障穿越电路包括1个H桥变换器和4个三相变换器。其中，H桥变换器用于控制可变频率变压器的直流电机，实现对有功功率的调节；串联三相变换器用于控制串联补偿变压器，实现可变频率变压器的故障穿越；并联三相变换器用于控制直流母线电压，为H桥变换器、串联三相变换器提供所需电能。由于电网故障可能发生在可变频率变压器的任意一侧，因此实现故障穿越控制需要2个串联三相变换器提供补偿电压，同时需要2个并联三相变换器为直流母线提供电能以维持系统的正常运行。但是现有技术中用于实现故障穿越的2个串联三相变换器和2个并联三相变换器一种需要由24个功率开关管组成，导致故障穿越电路的总成本过高。因此，如何降低故障穿越电路的总成本是本领域技术人员所关注的重点问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器以及可变频率变压器故障穿越电路，通过多端口变换器的十二个开关可以等效出三个六开关的三相变换器，等效出的三个三相变换器分别通过第一输出端、第二输出端以及第三输出端，实现现有技术中四个三相变换器的功能，将组成变换器的开关的数量由二十四个减少至十二个，降低了变换器成本，进一步降低异步电网在建造是的成本，提高资源的利用率。为解决上述技术问题，本申请提供一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器，包括：第一输出端、第二输出端、第三输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第十二开关；所述第一输出端的第一相分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的第二相分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接，所述第一输出端的第三相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第六开关的第二端和所述第九开关的第一端连接；所述第三输出端的第一相分别与所述第七开关的第二端和所述第十开关的第一端连接，所述第三输出端的第二相分别与所述第八开关的第二端和所述第十一开关的第一端连接，所述第三输出端的第三相分别与所述第九开关的第二端和所述第十二开关的第一端连接；所述直流端的正极分别与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端连接，所述直流端的负极分别与所述第十开关的第二端、所述第十一开关的第二端、所述第十二开关的第二端连接。可选的，所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关均包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管；其中，所述IGBT的集电极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第一端；所述IGBT的发射极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第二端；所述IGBT的基极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的控制端。可选的，所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS和二极管；其中，所述MOS的漏极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第一端；所述MOS的源极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第二端；所述MOS的栅极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的控制端。可选的，还包括与所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关分别并联的冗余开关。可选的，所述冗余开关为继电器。本申请还提供一种可变频率变压器故障穿越电路，包括：第一电网、第二电网、可变频率变压器、第一补偿变压器、第二补偿变压器、H桥变换器、直流电容、滤波电感、控制器以及如上所述的多端口变换器，其中：所述第一电网与所述可变频率变压器的定子连接，所述第二电网与所述可变频率变压器的转子连接；所述第一补偿变压器串联在所述第一电网和所述可变频率变压器的定子之间，所述第二补偿变压器串联在所述第二电网和所述可变频率变压器的转子之间；所述H桥变换器的输出端与所述可变频率变压器的电机连接；所述多端口变换器的第一输出端与所述第一补偿变压器的输入端连接；所述多端口变换器的第二输出端与所述第二补偿变压器的输入端连接；所述多端口变换器的第三输出端与所述滤波电感的第一端连接，所述滤波电感的第二端连接在所述第一补偿变压器和所述可变频率变压器的定子之间；所述多端口变换器的直流端的正极分别与所述直流电容的第一端和所述H桥变换器的输入端的第一端连接，所述多端口变换器的直流端的负极分别与所述直流电容的第二端和所述H桥变换器的输入端的第二端连接；与所述多端口变换器连接的控制器，用于获取所述第一输出端和/或所述第二输出端的电压状态，根据所述电压状态进行补偿电压计算处理得到所述第一输出端和/或所述第二输出端的三相电压参考值；获取所述定子、所述直流电容和所述滤波电感的电压电流状态，根据所述电压电流状态进行直流电压计算处理得到所述第三输出端的三相电压参考值；对所有所述三相电压参考值进行调制处理得到控制信号，输出所述控制信号以便对发生故障的电网进行电压补偿，对直流端的电压进行调节。本申请所提供的一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器，包括：第一输出端、第二输出端、第三输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第十二开关；所述第一输出端的第一相分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的第二相分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接，所述第一输出端的第三相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第六开关的第二端和所述第九开关的第一端连接；所述第三输出端的第一相分别与所述第七开关的第二端和所述第十开关的第一端连接，所述第三输出端的第二相分别与所述第八开关的第二端和所述第十一开关的第一端连接，所述第三输出端的第三相分别与所述第九开关的第二端和所述第十二开关的第一端连接；所述直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器，其特征在于，包括：第一输出端、第二输出端、第三输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第十二开关；所述第一输出端的第一相分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的第二相分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接，所述第一输出端的第三相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第六开关的第二端和所述第九开关的第一端连接；所述第三输出端的第一相分别与所述第七开关的第二端和所述第十开关的第一端连接，所述第三输出端的第二相分别与所述第八开关的第二端和所述第十一开关的第一端连接，所述第三输出端的第三相分别与所述第九开关的第二端和所述第十二开关的第一端连接；所述直流端的正极分别与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端连接，所述直流端的负极分别与所述第十开关的第二端、所述第十一开关的第二端、所述第十二开关的第二端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种可变频率变压器故障穿越电路的多端口变换器，其特征在于，包括：第一输出端、第二输出端、第三输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第十二开关；所述第一输出端的第一相分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的第二相分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接，所述第一输出端的第三相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第六开关的第二端和所述第九开关的第一端连接；所述第三输出端的第一相分别与所述第七开关的第二端和所述第十开关的第一端连接，所述第三输出端的第二相分别与所述第八开关的第二端和所述第十一开关的第一端连接，所述第三输出端的第三相分别与所述第九开关的第二端和所述第十二开关的第一端连接；所述直流端的正极分别与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端连接，所述直流端的负极分别与所述第十开关的第二端、所述第十一开关的第二端、所述第十二开关的第二端连接。2.根据权利要求1所述的多端口变换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关均包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管；其中，所述IGBT的集电极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第一端；所述IGBT的发射极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第二端；所述IGBT的基极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的控制端。3.根据权利要求1所述的多端口变换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS和二极管；其中，所述MOS的漏极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第十二开关的第一端；所述MOS的源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢嘉豪，陈思哲，章云，张桂东，王裕，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44