一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器技术方案

本发明专利技术提供一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括一个直流输电端口及两条与所述直流输电端口并联的输电线路；所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可调电压源Vc2串联在第二条输电线路中；所述直流潮流控制器还包括旁路开关S1和旁路开关S2，所述旁路开关S1与可调电压源Vc1并联，旁路开关S2与可调电压源Vc2并联；当旁路开关S1和旁路开关S2都闭合时，直流潮流控制器被旁路，不参与直流潮流调节；当旁路开关S1和旁路开关S2都打开时，直流潮流控制器参与直流潮流调节；可实现线路潮流反转。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器
本专利技术涉及一种直流潮流控制器，属于电力电子
，主要应用于多端直流输电场合。
技术介绍
随着大规模新能源电力的不断发展，海上风力发电技术已越来越成熟。由于海上风电场的分布较为松散，且陆上负荷中心也大多分布在不同区域，使得传统的交流电网在接纳和输送大规模、远距离的海上风电时受到经济和技术条件的限制。相比于高压交流(highvoltagedirectcurrent，HVDC)输电技术，高压直流输电技术因其经济性好、输送距离远等优点正受到研究人员的重点关注。高压直流输电技术的早期形态是基于晶闸管等半控型器件的点对点两端直流输电系统，随着电力电子技术的快速发展，学者们提出了由全控型器件构成的基于电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)的多端直流输电系统(multi-terminaldirectcurrent，MTDC)。相比于前者，VSC-MTDC系统具有不存在换相失败、有功和无功调节能力较好以及输送海上风电场的功率较灵活等优点，故其应用前景较好。目前，国内外对多端直流输电系统的研究仍处于起步阶段，有许多问题尚待解决，其中之一就是多端直流输电系统中的直流潮流控制问题。随着系统中端数的增加和网络结构的复杂化，直流潮流控制问题也将趋于复杂化。为此，研究人员提出了在多端直流系统中引入潮流控制器的方法来达到有效控制直流潮流的目的。由于直流系统中不存在交流系统中的无功功率、电抗和相角，所以在多端直流输电系统中只能通过改变输电线路电阻和直流电压来实现对直流潮流的控制。在改变线路电阻方面，主要有可变电阻器的方案，该方案结构和控制比较简单，但潮流只能单向调节，并且电阻上会有附加的损耗。在改变直流电压方面主要有三类：直流变压器、串联可调电压源、线间直流潮流控制器。在线路中串入直流变压器，不仅可以控制直流潮流，还可以隔离故障电流以及连接不同电压等级的电网，但是会承受系统级的高电压以及流过系统级的大功率，增加了成本和复杂性。正是由于直流变压器具有上述缺陷，故学者们提出在线路中串入可调电压源来控制潮流的方法。可调电压源不需要承受系统级的高电压，设备投入少，损耗低，但是需要额外的电源与之产生功率的交换。为了略去串联可调电压源方案中的额外的电源，研究人员提出了利用功率在线路之间传输来控制潮流的方案。如阿尔斯通公司的CDBarker等提出的电流潮流控制器以及东南大学陈武副教授等提出的线间直流潮流控制器。然而CDBarker等提出的电流潮流控制器方案仅通过一个电容频繁地接入两条不同的线路来控制潮流，该电容频繁地进行充放电，对电容的使用寿命将产生影响，且潮流控制器所接入的端口处的电压也将因此产生波动，这对系统的运行也是不利的。此外，陈武副教授等提出的线间直流潮流控制器方案是在两条线路中各串入一个电容，通过功率在两条线路之间的流动来控制潮流，然而该拓扑受到线路潮流的流向限制，当线路潮流反转时，该潮流控制器就无法工作。
技术实现思路
本专利技术针对多端直流输电系统中直流潮流控制的技术要求，提出一种可实现线路潮流反转的线间直流潮流控制器，应用于多端直流输电场合。本专利技术的技术方案是：一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括一个直流输电端口及两条与所述直流输电端口并联的输电线路；所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可调电压源Vc2串联在第二条输电线路中；所述直流潮流控制器还包括旁路开关S1和旁路开关S2，所述旁路开关S1与可调电压源Vc1并联，旁路开关S2与可调电压源Vc2并联；当旁路开关S1和旁路开关S2都闭合时，直流潮流控制器被旁路，不参与直流潮流调节；当旁路开关S1和旁路开关S2都打开时，直流潮流控制器参与直流潮流调节；所述可调电压源Vc1两侧并联第一电路单元和第二电路单元，所述可调电压源Vc2两侧并联第三电路单元和第四电路单元；所述第一电路单元由第一开关管Q1与二极管D11、电感L1串联而成，所述第二电路单元由第二开关管Q2与二极管D22、电感L2串联而成，所述第三电路单元由第三开关管Q3与二极管D33、电感L1串联而成，所述第四电路单元由第四开关管Q4与二极管D44、电感L2串联而成；所述电感L1和电感L2顺接耦合。进一步的，所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均由一个绝缘栅双极型晶体管和一个二极管反并联组成。本专利技术还提供一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括两条独立的输电线路；所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可调电压源Vc2串联在第二条输电线路中；所述直流潮流控制器还包括旁路开关S1和旁路开关S2，所述旁路开关S1与可调电压源Vc1并联，旁路开关S2与可调电压源Vc2并联；当旁路开关S1和旁路开关S2都闭合时，直流潮流控制器被旁路，不参与直流潮流调节；当旁路开关S1和旁路开关S2都打开时，直流潮流控制器参与直流潮流调节；所述可调电压源Vc1两侧并联第一电路单元和第二电路单元，所述可调电压源Vc2两侧并联第三电路单元和第四电路单元；所述第一电路单元由第一开关管Q1与二极管D11、电感L1串联而成，所述第二电路单元由第二开关管Q2与二极管D22、电感L2串联而成，所述第三电路单元由第三开关管Q3与二极管D33、电感L3串联而成，所述第四电路单元由第四开关管Q4与二极管D44、电感L4串联而成；所述电感L1、电感L2、电感L3和电感L4顺接耦合。本专利技术还提供一种输电线路电流控制方法，具体步骤如下：1)设置第一条输电线路的电流参考值为I1ref、第二条输电线路的电流参考值为I2ref；2)将第一条输电线路的电流参考值I1ref与采集到的第一条输电线路的电流I1相减，所得差值经过PI环节后得到第一开关管Q1和第二开关管Q2的PWM驱动信号；将第二条输电线路的电流参考值I2ref与采集到的第二条输电线路的电流I2相减，所得差值经过PI环节后得到第三开关管Q3和第四开关管Q4的PWM驱动信号；3)利用PWM驱动信号控制开关管导通与关断，使第一条输电线路的电流I1和第二条输电线路的电流I2维持在参考值I1ref和I2ref。本专利技术的有益效果：本专利技术的直流潮流控制器适用于多端直流系统场合，与传统的直流潮流控制器相比，本专利技术的直流潮流器电路结构简单、开关器件少、无需外部电源以及可以实现线路潮流的反转。附图说明图1是本专利技术的直流潮流控制器的电路拓扑示意图；图2是I1及I2同为正向，减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图3是I1及I2同为正向，减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图4是I1及I2同为反向，减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图5是I1及I2同为反向，减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图6是I1为正向、I2为反向，增大I1、减小I2减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图7是I1为正向、I2为反向，增大I1、减小I2减小I1、增大I2时潮流控制器的工作模态图；图8是包含本专利技术直流潮流控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括一个直流输电端口及两条与所述直流输电端口并联的输电线路；其特征在于：所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可调电压源Vc2串联在第二条输电线路中；所述直流潮流控制器还包括旁路开关S1和旁路开关S2，所述旁路开关S1与可调电压源Vc1并联，旁路开关S2与可调电压源Vc2并联；当旁路开关S1和旁路开关S2都闭合时，直流潮流控制器被旁路，不参与直流潮流调节；当旁路开关S1和旁路开关S2都打开时，直流潮流控制器参与直流潮流调节；所述可调电压源Vc1两侧并联第一电路单元和第二电路单元，所述可调电压源Vc2两侧并联第三电路单元和第四电路单元；所述第一电路单元由第一开关管Q1与二极管D11、电感L1串联而成，所述第二电路单元由第二开关管Q2与二极管D22、电感L2串联而成，所述第三电路单元由第三开关管Q3与三极管D33、电感L1串联而成，所述第四电路单元由第四开关管Q4与二极管D44、电感L2串联而成；所述电感L1和电感L2顺接耦合。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括一个直流输电端口及两条与所述直流输电端口并联的输电线路；其特征在于：所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可调电压源Vc2串联在第二条输电线路中；所述直流潮流控制器还包括旁路开关S1和旁路开关S2，所述旁路开关S1与可调电压源Vc1并联，旁路开关S2与可调电压源Vc2并联；当旁路开关S1和旁路开关S2都闭合时，直流潮流控制器被旁路，不参与直流潮流调节；当旁路开关S1和旁路开关S2都打开时，直流潮流控制器参与直流潮流调节；所述可调电压源Vc1两侧并联第一电路单元和第二电路单元，所述可调电压源Vc2两侧并联第三电路单元和第四电路单元；所述第一电路单元由第一开关管Q1与二极管D11、电感L1串联而成，所述第二电路单元由第二开关管Q2与二极管D22、电感L2串联而成，所述第三电路单元由第三开关管Q3与二极管D33、电感L1串联而成，所述第四电路单元由第四开关管Q4与二极管D44、电感L2串联而成；所述电感L1和电感L2顺接耦合。2.根据权利要求1所述的一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，其特征在于：所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均由一个绝缘栅双极型晶体管和一个二极管反并联组成。3.一种适用于多端直流输电系统的直流潮流控制器，所述多端直流输电系统包括两条独立的输电线路；其特征在于：所述直流潮流控制器包括电容C1和电容C2，所述电容C1作为可调电压源Vc1串联在第一条输电线路中，所述电容C2作为可...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武，朱旭，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32