一种相位360°正交型直接潮流控制器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种相位360°正交型直接潮流控制器及其工作方法，该直接潮流控制器包括三相输入变压模块、输入选择开关、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、输出选择开关、以及三相输出变压模块；所述直接潮流控制器的输入端并联接入高压电网，所述直接潮流控制器的输出端串联接入高压电网；所述输入选择开关连接到三相输入变压模块的一次侧或二次侧，所述输出选择开关连接到三相输出变压模块的一次侧或二次侧；所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。本发明专利技术只包含简单的Buck交流单元电路，仅通过一级功率变换，可以同时控制电网传送端的电压相位和幅值，能够分别控制线路中的有功潮流和无功潮流，并实现输出电压相位角的360°调节。

【技术实现步骤摘要】
一种相位360°正交型直接潮流控制器及其工作方法
本专利技术涉及电力电子变换
，具体涉及一种相位360°正交型直接潮流控制器(Directpowerflowcontroller，DPFC)及其工作方法。
技术介绍
电力作为基础能源，是国民经济健康发展的重要保障。电力系统中的潮流包含有功潮流和无功潮流，总体上由电源、负荷和供电网络三者共同决定。在基础建设投资不足且周期过长、以及现有电力系统设施相对滞后的情况下，提高对电网的潮流控制能力，从而增强电力系统的稳定性，提高其利用率和电网的电能传输能力，具有重要的经济效益和社会意义。在传统放射状电网系统中，控制电压幅值即可控制电网中的电能传输，其有效方法是采用抽头变压器和并联无功补偿。但对于网状电网系统，该方法不适用，因为它不能控制各条支路的电流。而且，在多条传输线并联的电网系统或网状电网系统中，首条达到热极限(对应最大传输电流)的传输线限制了整个电网的电能传输能力，即使此时其它传输线的载流能力还未得到充分利用。为了有效地控制线路潮流、提高电网的电能传输能力和电力系统的稳定性，柔性交流传输系统(FlexibleACtransmissionsystem，FACTS)技术被广泛研究和应用。但大多数FACTS装置只有一个控制自由度，不能对电网中的有功潮流和无功潮流同时进行分别控制，或由于采用大容量直流储能元件而导致设备故障率高、寿命周期短、维护费用高等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种相位360°正交型直接潮流控制器及其工作方法，只包含简单的Buck交流单元电路，仅通过一级功率变换，可以同时控制电网传送端的电压相位和幅值，能够分别控制线路中的有功潮流和无功潮流，并实现输出电压相位角的360°调节。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种相位360°正交型直接潮流控制器，该直接潮流控制器包括三相输入变压模块、输入选择开关、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、输出选择开关、以及三相输出变压模块；所述直接潮流控制器的输入端并联接入高压电网，所述直接潮流控制器的输出端串联接入高压电网；所述输入选择开关连接到三相输入变压模块的一次侧或二次侧，所述输出选择开关连接到三相输出变压模块的一次侧或二次侧；所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。上述技术方案中，所述三相输入变压模块为三相输入变压器或三相输入变压器组，所述三相输入变压器或三相输入变压器组的一次侧为三角形连接，二次侧为引出中性线的星形连接。上述技术方案中，当所述输入选择开关连接到三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧时；所述三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧包括A相输出绕组、B相输出绕组和C相输出绕组，所述A相输出绕组、B相输出绕组和C相输出绕组分别连接到输入选择开关的输入端，所述输入选择开关的A相输出端连接到A相Buck交流单元电路的输入端，所述输入选择开关的B相输出端连接到B相Buck交流单元电路的输入端,所述输入选择开关的C相输出端连接到C相Buck交流单元电路的输入端。上述技术方案中，所述三相输出变压模块为三相输出变压器或三相输出变压器组，所述三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧为三角形连接，二次侧为类似星形连接。上述技术方案中，当所述输出选择开关连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧时；所述三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接到输出选择开关的输出端，所述输出选择开关的输入端分别连接到三相滤波器的A相输出端，B相输出端和C相输出端。上述技术方案中，所述A相Buck交流单元电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一开关管的发射极和第二开关管的发射极相连，所述第三开关管的发射极和第四开关管的发射极相连，所述第二开关管的集电极和第三开关管的集电极相连，所述第一开关管的集电极连接到输入选择开关的A相输出端，所述第四开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第二开关管的集电极和第三开关管的集电极连接到三相滤波器的A相输入端；所述B相Buck交流单元电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，所述第五开关管的发射极和第六开关管的发射极相连，所述第七开关管的发射极和第八开关管的发射极相连，所述第六开关管的集电极和第七开关管的集电极相连，所述第五开关管的集电极连接到输入选择开关的B相输出端，所述第八开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第六开关管的集电极和第七开关管的集电极连接到三相滤波器的B相输入端；所述C相Buck交流单元电路包括第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管，所述第九开关管的发射极和第十开关管的发射极相连，所述第十一开关管的发射极和第十二开关管的发射极相连，所述第十开关管的集电极和第十一开关管的集电极相连，所述第九开关管的集电极连接到输入选择开关的C相输出端，所述第十二开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第十开关管的集电极和第十一开关管的集电极连接到三相滤波器的C相输入端。上述技术方案中，所述三相滤波器包括第一输出滤波电感、第一输出滤波电容、第二输出滤波电感、第二输出滤波电容、第三输出滤波电感和第三输出滤波电容；所述第一输出滤波电容、第二输出滤波电容和第三输出滤波电容为三角形连接。一种相位360°正交型直接潮流控制器的工作方法，通过调整三相输入变压模块的匝比来调节三相交流输入电压的幅值，调整三相输出变压模块的匝比和开关管的占空比来调节该直接潮流控制器的输出电压的幅值，并通过调整开关管的占空比来调节该直接潮流控制器的输出电压相对于原高压电网输入电压的相位差；通过输入选择开关和输出选择开关等效改变三相输入变压模块和三相输出变压模块的联结组号，使得输出电压相位角有360°调节范围。上述技术方案中，所述输入选择开关和输出选择开关等效改变三相输入变压模块和三相输出变压模块的联结组号至少有6种组合，包括：(1)输入选择开关控制A相输出绕组正向连接到A相Buck交流单元电路的输入端、B相输出绕组正向连接到B相Buck交流单元电路的输入端、C相输出绕组正向连接到C相Buck交流单元电路的输入端，输出选择开关控制三相滤波器的A相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的A相输入端、B相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的B相输入端、C相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的C相输入端；(2)输入选择开关控制A相输出绕组正向连接到A相Buck交流单元电路的输入端、B相输出绕组正向连接到B相Buck交流单元电路的输入端、C相输出绕组正向连接到C相Buck交流单元电路的输入端，输出选择开关控制三相滤波器的A相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的B相输入端、B相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的C相输入端、C相输出端连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的A相输入端；(3)输入选择开关控制A相输出绕组正向连接到A相Buck交流单元电路的输入端、B相输出绕组正向连接到B相Buc本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：该直接潮流控制器包括三相输入变压模块、输入选择开关、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、输出选择开关、以及三相输出变压模块；所述直接潮流控制器的输入端并联接入高压电网，所述直接潮流控制器的输出端串联接入高压电网；所述输入选择开关连接到三相输入变压模块的一次侧或二次侧，所述输出选择开关连接到三相输出变压模块的一次侧或二次侧；所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。

【技术特征摘要】
1.一种相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：该直接潮流控制器包括三相输入变压模块、输入选择开关、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、输出选择开关、以及三相输出变压模块；所述直接潮流控制器的输入端并联接入高压电网，所述直接潮流控制器的输出端串联接入高压电网；所述输入选择开关连接到三相输入变压模块的一次侧或二次侧，所述输出选择开关连接到三相输出变压模块的一次侧或二次侧；所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。2.根据权利要求1所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：所述三相输入变压模块为三相输入变压器或三相输入变压器组，所述三相输入变压器或三相输入变压器组的一次侧为三角形连接，二次侧为引出中性线的星形连接。3.根据权利要求2所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：当所述输入选择开关连接到三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧时；所述三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧包括A相输出绕组、B相输出绕组和C相输出绕组，所述A相输出绕组、B相输出绕组和C相输出绕组分别连接到输入选择开关的输入端，所述输入选择开关的A相输出端连接到A相Buck交流单元电路的输入端，所述输入选择开关的B相输出端连接到B相Buck交流单元电路的输入端,所述输入选择开关的C相输出端连接到C相Buck交流单元电路的输入端。4.根据权利要求1所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：所述三相输出变压模块为三相输出变压器或三相输出变压器组，所述三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧为三角形连接，二次侧为类似星形连接。5.根据权利要求4所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：当所述输出选择开关连接到三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧时；所述三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧的A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接到输出选择开关的输出端，所述输出选择开关的输入端分别连接到三相滤波器的A相输出端，B相输出端和C相输出端。6.根据权利要求1所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：所述A相Buck交流单元电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一开关管的发射极和第二开关管的发射极相连，所述第三开关管的发射极和第四开关管的发射极相连，所述第二开关管的集电极和第三开关管的集电极相连，所述第一开关管的集电极连接到输入选择开关的A相输出端，所述第四开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第二开关管的集电极和第三开关管的集电极连接到三相滤波器的A相输入端；所述B相Buck交流单元电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，所述第五开关管的发射极和第六开关管的发射极相连，所述第七开关管的发射极和第八开关管的发射极相连，所述第六开关管的集电极和第七开关管的集电极相连，所述第五开关管的集电极连接到输入选择开关的B相输出端，所述第八开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第六开关管的集电极和第七开关管的集电极连接到三相滤波器的B相输入端；所述C相Buck交流单元电路包括第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管，所述第九开关管的发射极和第十开关管的发射极相连，所述第十一开关管的发射极和第十二开关管的发射极相连，所述第十开关管的集电极和第十一开关管的集电极相连，所述第九开关管的集电极连接到输入选择开关的C相输出端，所述第十二开关管的集电极连接到输入选择开关的输出公共端，所述第十开关管的集电极和第十一开关管的集电极连接到三相滤波器的C相输入端。7.根据权利要求1所述的相位360°正交型直接潮流控制器，其特征在于：所述三相滤波器包括第一输出滤波电感、第一输出滤波电容、第二输出滤波电感、第二输出滤波电容、第三输出滤波电感和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友军，路国庆，张玉珍，瓦吉德·阿里·汗，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32