一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器制造方法及图纸

一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，包括主变压器(10)、调压变压器(20)、柔性交流输电电力电子装置(30)和控制器(40)。主变压器(10)在连接电网的高压侧设置有分接头，通过分接头与调压变压器(20)连接。调压变压器(20)共用主变压器(10)的部分绕组。调压变压器(20)与柔性交流输电电力电子装置(30)相连接，柔性交流输电电力电子装置(30)与控制器(40)相连接。控制器(40)通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力装置输出滤波器电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令生成所需补偿电压，通过调压变压器(20)送入主变压器(10)中，改变主变压器(10)高压侧的电压，进而实现对负载侧电压无级快速调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种柔性有载调压器。
技术介绍
有载调压变压器在电力系统中有着重要的作用，它不仅能稳定负荷中心电压，而且也是联络电网、调整负载潮流、提高供电质量等不可缺少的重要设备。传统的有载调压装置是采用机械有载分接开关调压或使用晶闸管替代机械有载分接开关进行调压。该装置制造简单、成本低，目前在国内外电力系统中普遍采用。随着新能源的大量接入和动态用电负荷的快速增长，传统有载调压装置越来越暴露出如下薄弱环节：①只能按照一定的离散步长进行调压，无法实现无级调压；②动作速度慢，调压响应时间长，不能进行动态调压；③不能改变无功需求平衡状态。当系统无功功率缺额较大时，为保持电压水平，有载调压变压器将发生动作使得电压暂时上升，这时无功功率缺额被全部转嫁到主网，使主网电压逐渐下降，严重时可能引发系统电压崩溃。传统文献提出，有载调压变压器与电容器组、SVC、STATCOM、分布式储能等协调运行控制才能够达到减小线路损耗、提高电能质量的目的，但分布式发电和微电网的引入使得原本潮流单向流动的配电网变为双向流动，给有载调压变压器的控制增加了困难。同时有相关专利提出将静止同步补偿器和配网变压器进行一体化设计，实现对配网无功功率的补偿，但其采用的是并联结构，不能实现宽范围的调压功能。柔性交流输电(D-FACTS)是电力电子技术在输电系统的灵活应用，同时相关技术也应用于配电系统，实现电能质量的改善。不难看出，具有快速无级调压能力和灵活相位控制功能的新型柔性有载调压变压器在实现其原本的“变压”和“调压”功能的同时，其快速的无级调压和相位调节实际上是实现了柔性交流配电的功能。因此，在提高电网稳定性、增强输电能力、改善配电网电能质量等典型应用工况下，开展新型柔性有载调压变压器研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统有载调压无级调压、响应速度慢、无功不平衡等缺点，提出一种新的有载调压器。本专利技术集成了柔性交流输电(D-FACTS)装置，在满足对电网电压无级调压的前提下，可以实现对配网中无功功率补偿，实现了多功能的功效。本专利技术集成柔性有载调压器包括主变压器、调压变压器、柔性交流输电电力电子装置和控制器。所述主变压器在连接电网的高压侧设置有分接头，主变压器通过分接头与调压变压器相连接，调压变压器可以共用主变压器的部分绕组。调压变压器与柔性交流输电电力电子装置相连接，柔性交流输电电力电子装置与控制器相连接。控制器通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力装置输出滤波器电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令传递给柔性交流输电电力电子装置，柔性交流输电电力电子装置生成所需补偿电压，通过调压变压器送入主变压器中，改变主变压器高压侧的电压，进而实现对负载侧电压无级快速调节。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术同时安装有柔性交流输电电力电子装置与变压器，具备一定的分散性，有利于对关键变压器节点的电压调节和无功补偿，达到对配网潮流分布的优化控制。2、本专利技术中，所述装置串联到变压器的高压侧，接入变压器的抽头可以根据调节范围进行选择，可以将传统的低压大电流问题转为中压小电流，降低功率器件的电流应力和发热损耗，提高功率器件开关频率，有利于实现对技术指标和动态性能的优化。3、本专利技术可以充分利用主变压器的绕组和漏感：主变压器的绕组可以作为串联变压器的原边，减少系统成本；变压器的漏感可以代替输出滤波器的漏感，简化滤波器设计，降低成本。进一步地，所述主变压器的高压侧采用Δ型连接方式与电网连接，电网和主变压器分别在第一连接点、第四连接点和第七连接点进行相连。主变压器的低压侧采用Y型连接，为负载供电，第一负载Zsa与第十连接点连接，第二负载Zsb与第十一连接点连接，第三负载Zsc与第十三连接点连接。主变压器设置有分接头，主变压器的A相、B相和C相的分接头分别从第二连接点、第五连接点和第八连接点引出。调压变压器的原边利用主变压器10分接头引入的部分绕组，第一连接点和第二连接点之间的绕组作为调压变压器A相原边绕组、第四连接点和第五连接点之间的绕组作为调压变压器B相原边绕组、第七连接点和第八连接点之间的绕组作为调压变压器C相原边绕组。进一步地，与调压变压器副边相连接的柔性交流输电电力电子装置采用双H桥中点嵌位式三电平串联结构。柔性交流输电电力电子装置的每相输出电压由两组桥臂构成，其中，A相由第一桥臂和第二桥臂构成，B相由第三桥臂和第四桥臂构成，C相由第五桥臂和第六桥臂构成。第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂构成第一变流器，第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂构成第二变流器，两组变流器共用一组直流母线。H桥串联方式可以提升直流电压利用率，在固定交流输出电压条件下，可以降低直流电压值，减少直流储能成本和开关器件耐压等级。进一步地，柔性交流输电电力电子装置输出滤波器采用LCL滤波结构，第一变流器的交流输出端和第二变流器的交流输出端分别连接滤波电感，之后与滤波电容串联，所述的滤波电容与调压变压器的副边相连，起到对补偿电压滤波作用。其中第一滤波电容Cf1的第一引出端子和调压变压器的A相副边绕组第一引出端子在第十三连接点相连；第一滤波电容Cf1的第二引出端子和调压变压器的A相副边绕组第二引出端子在第十四连接点相连；第二滤波电容Cf2的第一引出端子和调压变压器的B相副边绕组第一引出端子在第十五连接点相连；第二滤波电容Cf1的第二引出端子和调压变压器的B相副边绕组第二引出端子在第十六连接点相连；第三滤波电容Cf3的第一引出端子和调压变压器的C相副边绕组第一引出端子在第十六连接点相连；第三滤波电容Cf1的第二引出端子和调压变压器的C相副边绕组第二引出端子在第十七连接点相连。进一步地，所述的控制器实现对柔性交流输电电力电子装置柔性调压的控制。第一连接点和第三连接点之间为主变压器的高压侧原边绕组，其中第一连接点和第二连接点之间为可调绕组，第二连接点和第三连接点之间为固定绕组，通过调节可调绕组第一连接点和第二连接点之间的电压V12，实现对主变压器原边电压V13的改变，进而实现对负载电压调节。通过改变可调绕组第一连接点和第二连接点之间的电压V12的幅值和相角，可以得到最终合成矢量主变压器原边电压V13。进一步地，所述的集成柔性交流输电电力电子装置柔性有载调压，采用两组调压变压器或多组调压变压器串联接入主变压器中，各自调压变压器连接对应的柔性交流输电电力电子装置，提升有载调压的工作范围，进一步降低D-FACTS装置开关器件应力。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，其特征在于，所述的柔性有载调压器包括主变压器(10)、调压变压器(20)、柔性交流输电电力电子装置(30)和控制器(40)；所述的主变压器(10)在连接电网的高压侧设置有分接头，主变压器(10)通过分接头与调压变压器(20)连接，调压变压器(20)共用主变压器(10)的部分绕组，调压变压器(20)与柔性交流输电电力电子装置(30)相连接，柔性交流输电电力电子装置(30)与控制器(40)相连接；所述控制器(40)通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力装置(30)输出滤波器的电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令传递给柔性交流输电电力电子装置，柔性交流输电电力电子装置生成所需补偿电压，通过调压变压器(20)送入主变压器(10)中，改变主变压器(10)高压侧的电压，实现对负载侧电压无级快速调节。

【技术特征摘要】
1.一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，其特征在于，所述的柔性有载调压
器包括主变压器(10)、调压变压器(20)、柔性交流输电电力电子装置(30)和控制器(40)；
所述的主变压器(10)在连接电网的高压侧设置有分接头，主变压器(10)通过分接头与调
压变压器(20)连接，调压变压器(20)共用主变压器(10)的部分绕组，调压变压器(20)
与柔性交流输电电力电子装置(30)相连接，柔性交流输电电力电子装置(30)与控制器(40)
相连接；所述控制器(40)通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力
装置(30)输出滤波器的电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令传递给柔性交流输电
电力电子装置，柔性交流输电电力电子装置生成所需补偿电压，通过调压变压器(20)送入
主变压器(10)中，改变主变压器(10)高压侧的电压，实现对负载侧电压无级快速调节。
2.根据权利要求1所述的集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，其特征在于，所
述的主变压器的高压侧采用△型连接方式与电网连接，电网和主变压器分别在第一连接点
(1)、第四连接点(4)和第七连接点(7)相连；主变压器(10)的低压侧采用Y型连接，
为负载供电；第一负载(Zsa)与第十连接点(10)连接，第二负载(Zsb)与第十一连接点
(11)连接，第三负载(Zsc)与第十三连接点(13)连接；主变压器设置有分接头，主变压
器的A相、B相和C相的分接头分别从第二连接点、第五连接点和第八连接点引出；调压
变压器(20)的原边利用主变压器(10)的分接头引入部分绕组，第一连接点(1)和第二
连接点(2)之间的绕组作为调压变压器A相原边绕组、第四连接点(4)和第五连接点(5)
之间的绕组作为调压变压器B相原边绕组、第七连接点(7)和第八连接点(8)之间的绕组
作为调压变压器C相原边绕组。
3.根据权利要求1所述的集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，其特征在于，所
述的柔性交流输电电力电子装置(30)双H桥中点嵌位式三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹靖元，韦统振，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11