一种统一潮流控制器制造技术

技术编号:19937849 阅读:32 留言:0更新日期:2018-12-29 06:11
本发明专利技术提供一种统一潮流控制器,其包括:第一电压源换流器、第二电压源换流器,第一电压源换流器以及第二电压源换流器均为三相桥式换流器,第一电压源换流器通过并联耦合变压器接入交流线路中,第二电压源换流器通过串联耦合变压器接入交流线路中;三相桥式换流器的每一个桥臂均包含有多个级联的子模块以及与子模块串联的电感;子模块包含有两个开关单元和一个电容,两个开关单元串联后与电容并联,且每一开关单元包含有至少两个串联的IGBT管以及与至少两个驱动电路,每一个IGBT管对应连接一个驱动电路,驱动电路用于驱动IGBT管的导通与关断。本发明专利技术可以提高电压等级并降低控制难度,提高潮流控制器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种统一潮流控制器
本专利技术涉及电力
,尤其涉及一种统一潮流控制器。
技术介绍
依靠先进输电技术,适应未来可持续发展的要求,规模化传输清洁能源、大范围平衡能源供需已成为我国电力发展的重要方向。FACTS(FlexibleACTransmissionSystems,灵活交流输电)技术以电力电子技术为基础,结合现代控制技术实现对原有交流输电系统参数和网络结构的快速灵活控制,能够大幅提升电网线路输送能力、增强系统灵活性,因此成为我国电网发展中需要重点研究和攻克的关键性技术。FACTS技术具有控制交流输电系统相关参数的能力,如串联阻抗、并联阻抗、相角和抑制系统振荡等,这些功能使输电线路运行在热稳定的额定范围内,电力潮流得到连续控制,增加控制区域内转换功率的能力。FACTS技术的发展分为三个阶段,即出现了三代FACTS装置。(1)第一代FACTS装置基于半控型器件即传统晶闸管,其代表性装置有SVC(SwitchingVirtualCircuit,交换虚拟电路)和TCSC(ThyristorControlledSeriesCompensation,可控串联补偿装置)。(2)第二代FACTS代表性装置是STATCOM(StaticSynchronousCompensator,静止同步补偿器)。(3)第三代FACTS装置是将第二代FACTS装置进行有机集成,因此可以同时控制影响线路潮流的所有因素,其代表性装置为“统一潮流控制器(UPFC)”。第三代FACTS装置都是使用GTO(gateturn-offthyristor,门极可断晶闸管)、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(integratedGateCommutatedThyristors,集成门极换流晶闸管)等器件,是基于可关断器件组成的变换器,其代表性装置UPFC是为了交流输电系统实时控制和动态补充发展而来的,它可实时控制输电线路功率传输的三个基本参数(电压、阻抗、相位角),并在三个参数的任意组合下,优化传输功率及系统网络的潮流分布,实现有功和无功功率的精确调节,最大限度地利用现有线路,同时具备阻尼系统振荡、提高系统稳定性的作用,是迄今为止通用性最好的FACTS装置。UPFC作为一种新型的潮流控制装置,其连续控制系统电压、有功潮流和无功潮流等功能已在国内外工程中多次得到验证。UPFC技术的发展来自于一定的背景条件。这些条件可概括为电网运行的需要、来自HVDC(高压直流输电)的竞争压力、电力电子等技术发展的支撑、已有FACTS技术产品(如STATCOM)的研制和运行经验的积累等四个方面。其中前两者是发展UPFC的需求压力,是充分条件;后两者是支撑性推动力,是必要条件。美国电力公司(AEP)与美国电力研究院(EPRI)、西屋(Westinghouse)公司合作,世界上第一套UPFC系统(138kV/770MVA)安装在东肯塔基州的Inez变电站,于1998年6月投运,不但提高了系统的送电能力,同时提高了电压稳定性。2004年4月,美国纽约电力局完成了世界上第一套可转换静止补偿器(CSC)第一期项目,这个项目由美国电力研究院、纽约电力局、西门子(制造)等联合研制的,在NYPA(纽约港口局)的Marcy变电站投入运行。它综合了几种FACTS装置的功能,可以更加灵活地控制系统的潮流及维持系统电压稳定。我国UPFC装置的研究起步较晚,2015年投运国内首个、世界上第四个UPFC工程,电压等级220千伏、容量6万千瓦。江苏南京220千伏西环网UPFC工程投资2.2亿元,占地约18亩,解决了近、远期潮流分布严重不均、整体供电能力受限,开辟新的输电通道又极为困难、代价高昂的实际问题。该工程是世界上首个使用模块化多电平换流器(MMC)的UPFC工程,工程的建设为城市电网采用柔性交流输电技术提升供电能力,破解电网建设难题起到示范作用。从国内外的理论实践经验来看,四个UPFC示范工程均采用了不同的主拓扑,仍没有得出明确的结论,哪一种主拓扑具有绝对的技术经济性优势。因此,有必要对提出更多形式的UPFC主拓扑进行研究。目前,学术界和一些企业逐步提出了一些混合式的统一潮流控制器。但是,现阶段,国内外对混合式统一潮流控制器拓扑的研究还处在研发、设计初期阶段,尚未应用。基于IGBT换流器拓扑主要有三种,以下分别简述其特点:(1)基于器件直接串联型的两电平结构。该结构是最直接的解决方案,具有结构紧凑、成本低、占地面积小、控制简单的优点。但由于大量器件直接串联技术难度很大,国内尚无同类技术应用报道。(2)模块化多电平换流器结构(modularmultilevelconverter,MMC)。该结构是一种基于换流单元串联的多电平拓扑。该技术通过一系列结构相同的半桥或全桥子模块串联而成,模块化程度高,安装维护方便。随着换流器容量和电压等级的提升,控制层级增加,使用器件数量增多,控制难度增大,装置复杂性迅速提高,可靠性降低。综上所述,现在缺少针对混合型统一潮流控制器的拓扑类型,尤其是在用地紧张的特大型城市电网、紧凑化海上平台等场景下具有高性价比的实用拓扑。需要有新的可行性方向、能够适用于一些特殊场景的新型混合型统一潮流控制器拓扑方案。
技术实现思路
为解决上述技术问题,本专利技术提供一种统一潮流控制器,可以提高电压等级并降低控制难度,提高潮流控制器的可靠性。本专利技术提供的一种统一潮流控制器,包括:第一电压源换流器、第二电压源换流器,所述第一电压源换流器以及所述第二电压源换流器均为三相桥式换流器,所述第一电压源换流器通过并联耦合变压器接入交流线路中,所述第二电压源换流器通过串联耦合变压器接入所述交流线路中;所述三相桥式换流器的每一个桥臂均包含有多个级联的子模块以及与所述子模块串联的电感;所述子模块包含有两个开关单元和一个电容,所述两个开关单元串联后与所述电容并联,且每一所述开关单元包含有至少两个串联的IGBT管以及与至少两个驱动电路,每一个IGBT管对应连接一个驱动电路,所述驱动电路用于驱动所述IGBT管的导通与关断。优选地,所述子模块还包含一个保护开关和一个保护晶闸管,所述保护开关和所述保护晶闸管均并联在一个开关单元的两端,且该开关单元的两端作为电压信号的输入输出端。优选地,所述保护晶闸管为稳压二极管。优选地,所述保护开关为机械开关。优选地,所述第一电压源换流器的每一相单元均与所述并联耦合变压器之间串联一个电阻;所述第二电压源换流器的每一相单元均与所述串联耦合变压器之间串联一个电阻;其中,所述第一电压源换流器的每一相单元以及所述第二电压源换流器的每一相单元均包含有两个串联的桥臂。优选地,在每一所述开关单元中,所述至少两个驱动电路,用于驱动所述至少两个串联的IGBT管同步导通或者同步断开。实施本专利技术,具有如下有益效果:每一个电压源换流器的桥臂均通过多个级联的子模块以及一个电感构成,具有模块化程度高,安装维护方便的优点,每个子模块中均包含串联的有两个开关单元,每一个开关单元可以包含有至少两个串联的IGBT管,由于每个子模块内部的开关单元通过增加IGBT管的数量,就可以提高电压等级,这样,每个桥臂上级联的子模块的数量就可以减少,避免大量本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种统一潮流控制器,其特征在于,包括:第一电压源换流器、第二电压源换流器,所述第一电压源换流器以及所述第二电压源换流器均为三相桥式换流器,所述第一电压源换流器通过并联耦合变压器接入交流线路中,所述第二电压源换流器通过串联耦合变压器接入所述交流线路中;所述三相桥式换流器的每一个桥臂均包含有多个级联的子模块以及与所述子模块串联的电感;所述子模块包含有两个开关单元和一个电容,所述两个开关单元串联后与所述电容并联,且每一所述开关单元包含有至少两个串联的IGBT管以及与至少两个驱动电路,每一个IGBT管对应连接一个驱动电路,所述驱动电路用于驱动所述IGBT管的导通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种统一潮流控制器,其特征在于,包括:第一电压源换流器、第二电压源换流器,所述第一电压源换流器以及所述第二电压源换流器均为三相桥式换流器,所述第一电压源换流器通过并联耦合变压器接入交流线路中,所述第二电压源换流器通过串联耦合变压器接入所述交流线路中;所述三相桥式换流器的每一个桥臂均包含有多个级联的子模块以及与所述子模块串联的电感;所述子模块包含有两个开关单元和一个电容,所述两个开关单元串联后与所述电容并联,且每一所述开关单元包含有至少两个串联的IGBT管以及与至少两个驱动电路,每一个IGBT管对应连接一个驱动电路,所述驱动电路用于驱动所述IGBT管的导通与关断。2.根据权利要求1所述的统一潮流控制器,其特征在于,所述子模块还包含一个保护开关和一个保护晶闸管,所述保护开关和所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李婧李植鹏赵东元訾振宁肖鸣谢莹华
申请(专利权)人:深圳供电局有限公司清华大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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