一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及轻型直流输电、电力电子领域，特别是一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统。由整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，所述的整流侧换流站、逆变侧换流站均由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置组成，整流侧换流站的功率单元直流侧电容器输出端并联短路保护装置，逆变侧换流站的直流输入端并联短路保护装置，可有效快速关断直流电压；当直流侧发生短路时，通过关断直流开关，缓冲并关断桥臂的冲击电流，防止对交流电路的影响，起到保护开关电路的作用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轻型直流输电、电力电子领域，特别是一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统。 
技术介绍
随着电力电子器件和控制技术的飞速发展，轻型直流输电技术日趋完善，其用途包括远距离无源网络供电、孤岛及海上钻井平台供电、新能源并网及用来构成大城市内多端直流输电系统代替传统的交流配电网等，采用直流输电更加节能、降耗，提高经济效益。轻型直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，能够应用于远直流高压输电工程中，将取得良好的经济及环保效益。 针对轻型直流输电系统拓扑，专利CN201994661U《一种轻型直流输电系统拓扑》采用功率单元级联方式，具有成本低、直流电压等级匹配灵活、谐波小等优点。但是在节约成本的同时，在环境恶劣的现场亦要考虑高压直流侧短路保护问题。 
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有轻型直流输电系统高压直流侧短路故障的问题，提供一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统。 为实现上述目的，本技术通过以下技术方案实现： 一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统，由整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其特征在于，所述的整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置组成，移相变压器原边接入高压交流系统，副边经n个变压器输出三相交流电，再经LC滤波电路至功率单元，功率单元通过三相整流，将交流电压整流输出直流电压；所述的功率单元直流侧电容器输出端并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件构成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆连接，形成所需直流电压，向逆变侧功率单元输电； 所述的逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器 组成，逆变侧功率单元的直流输入端并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件组成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输入直流电压，然后将直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，采用电容和电阻分压使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元将直流电压逆变输出交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。 所述的直流输电电缆由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层三层挤压成绝缘层，中间导体为铝材单芯导体。 与现有技术相比，本技术的新颖性和创造性体现在： 所述的轻型直流输电系统拓扑每级功率单元输出并联电子式直流开关，可有效快速关断直流电压；当直流侧发生短路时，通过关断直流开关，缓冲并关断桥臂的冲击电流，防止对交流电路的影响，起到保护开关电路的作用。 附图说明图1是带直流侧短路保护装置的轻型直流输电系统拓扑图。 具体实施方式见图1，一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统，包括两个换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成。 整流侧换流站，移相变压器原边接入高压交流系统，在副边形成低压交流电送入功率单元。功率单元为IGBT所组成的三相可控整流电路整流，在直流侧电容C两端形成直流电压，直流侧电容器C输出端并联两个串联的电子式开关器件IGBT1和IGBT2，通过两个串联的电子式开关器件IGBT1、IGBT2的串联点及直流电容C负极输出稳定的直流电压。正常工作时，IGBT1处于开通状态，IGBT2处于关断状态。当直流侧出现短路故障时，电子式开关器件IGBT1关断，起到故障保护的作用。直流侧电容C是直流侧储能元件，可缓冲桥臂开断的冲击电流、减小直流侧的电压谐波，并为功率单元提供电压支撑，最终将所有直流侧输出端级联起来，形成高压直流电压输出。 逆变侧换流站，直流电压通过电子式开关器件IGBT3、IGBT4的串联点加在电容器两 端，然后经过由IGBT所组成的三相可控逆变电路逆变成交流电压输出。正常工作时IGBT3处于开通状态，IGBT4处于关断状态。当直流侧出现短路故障时，IGBT3关断，起到故障保护的作用。将直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，采用电容和电阻分压使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元采用PWM脉宽调制技术将直流电压逆变输出交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。直流侧电容是其直流侧储能元件，可缓冲桥臂开断的冲击电流、减小直流侧的电压谐波，并为功率单元提供电压支撑。 其中，整流侧换流站和逆变侧换流站的功率单元个数，由用户所需求的直流电压等级决定。直流电压等级越高，所需求的功率单元个数越多。 所述的直流输电电缆由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层三层挤压成绝缘层，中间导体为铝材单芯导体。具有高强度、环保和方便掩埋等特点。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统，由整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其特征在于，所述的整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置组成，移相变压器原边接入高压交流系统，副边经n个变压器输出三相交流电，再经LC滤波电路至功率单元，功率单元通过三相整流，将交流电压整流输出直流电压；所述的功率单元直流侧电容器输出端并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件构成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆连接，形成所需直流电压，向逆变侧功率单元输电； 所述的逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器组成，逆变侧功率单元的直流输入端并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件组成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输入直流电压，然后将直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，采用电容和电阻分压使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元将直流电压逆变输出交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。...

【技术特征摘要】
1.一种带直流侧短路保护的轻型直流输电系统，由整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其特征在于，所述的整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置组成，移相变压器原边接入高压交流系统，副边经n个变压器输出三相交流电，再经LC滤波电路至功率单元，功率单元通过三相整流，将交流电压整流输出直流电压；所述的功率单元直流侧电容器输出端并联短路保护装置，所述的短路保护装置由两个串联的IGBT电子式开关器件构成，通过两个串联IGBT电子式开关器件的串联点及直流电容负极输出稳定的直流电压，最终将所有直流侧输出端级联并与直流输电电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永，吴然，郭自勇，刘宝诚，杨洋，虞苍璧，王绪宝，孙贤大，郝宝泉，安宁，刘诚，
申请(专利权)人：贵州电力试验研究院，荣信电力电子股份有限公司，辽宁荣信众腾科技有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州;52