一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，包括大容量可调档融冰变压器、小容量变压器、主不控整流器、次不控整流器、斩波调压模块和输出刀闸，大容量可调档融冰变压器的副边和主不控整流器的交流侧相连，小容量变压器的副边和次不控整流器的交流侧相连，斩波调压模块设于次不控整流器的直流侧构成次整流器，次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器的直流侧串联后和输出刀闸的输入端相连。本实用新型专利技术能够实现融冰电压电流在大范围内连续可调，适用于220kV及以上电压等级输电线路用，成本较低且融冰性能好、容错能力强、融冰可靠性高、并网谐波电流较小，不需要晶闸管相控整流电路那些附加低次滤波器组。

A mixed DC ice melting device with adjustable output voltage and current

The utility model discloses an output voltage current continuously adjustable Hybrid DC ice melting device, comprising a large capacity adjustable ice melting transformer, small capacity transformer, uncontrolled rectifier, uncontrolled rectifier, chopper regulator module and output switch, large capacity AC side Tiaodang ice melting transformer side the main side and uncontrolled rectifier connected to the AC side side small capacity transformer and uncontrolled rectifier connected to the chopper module is not controlled rectifier DC side series composed of rectifier, DC DC rectifier and time as the main rectifier main rectifier and output switch the input end is connected. The utility model can realize the ice melting current voltage continuously adjustable in a wide range, suitable for 220kV and above voltage transmission lines, low cost and good performance of the ice melting, strong fault tolerance and high reliability, the ice melting grid harmonic current is small, does not need the thyristor phase controlled rectifier circuit those additional low filter group.

【技术实现步骤摘要】
一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置
本技术涉及电气工程技术，具体涉及一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置。
技术介绍
我国南方地区冰雪灾害频发，输电线路覆冰后易于引起断线倒杆，严重威胁到电网的安全稳定运行和供电可靠性。特别是2008年特大冰灾中，我国华东、华中地区的多个省份发生大面积、长时间停电，给国民经济和人民群众的生产生活造成了巨大损失。为应对冰雪灾害，国内研制了多种类型的直流融冰装置来对覆冰线路实施直流融冰。这些装置可分为基于二极管的不控整流型、基于晶闸管的相控整流型、基于IGBT等全控型开关器件的PWM整流型三类。其中PWM整流型融冰装置的输入输出技术性能都很好，但所需多组单价较贵的全控型开关器件，造价太高而难以推广应用；相控整流型输出电压连续可调，但需要额外配置大容量低次谐波器组才能满足并网谐波要求，导致整套装置占地面积大、造价较高；不控整流型通过融冰变压器的档位配合可实现对不同线型、不同长度线路的融冰，结构简单、成本低廉、融冰可靠性高等优点而成为市场主流。但由于不控整流型的输出电压电流只能实现离散的分级调节，不能实现对融冰电流和融冰时间的精细控制。文献《可减小输入侧谐波及输出电压可调的融冰装置》(高电压技术，2013年第五期)提出了一种将二极管不控整流电路和直流斩波电路结合的农配网融冰装置拓扑结构，仅需一个全控型开关器件就能实现对输出直流电压电流的连续可调，但该拓扑全控型开关器件的电压、电流容量不能低于装置额定输出电压和额定电流。对高压大容量融冰装置而言，所需全控型开关器件的容量大、造价高，而且受目前全控型开关器件的耐压水平限制，需要多个开关器件串联组合使用，均压难度大、控制复杂、可靠性不高。因此，需要研究简单可靠、造价便宜、同时又能实现融冰电压电流连续可调的融冰装置拓扑结构形式，已经成为融冰装置性能提升、降低成本所亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现融冰电压电流在大范围内连续可调，适用于220kV及以上电压等级输电线路用，成本较低且融冰性能好、容错能力强、融冰可靠性高、并网谐波电流较小，不需要晶闸管相控整流电路那些附加低次滤波器组的输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，包括大容量可调档融冰变压器、小容量变压器、主不控整流器、次不控整流器、斩波调压模块和输出刀闸，所述大容量可调档融冰变压器、小容量变压器的原边分别与交流电网相连，所述大容量可调档融冰变压器的副边和主不控整流器的交流侧相连，所述小容量变压器的副边和次不控整流器的交流侧相连，所述斩波调压模块设于次不控整流器的直流侧构成次整流器，所述次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器的直流侧串联后和输出刀闸的输入端相连。优选地，所述斩波调压模块包括全控型开关器件和续流二极管，所述主不控整流器的直流侧负极和输出刀闸的负极输入端相连，所述主不控整流器的直流侧正极和次不控整流器的直流侧负极相连，且所述次不控整流器的直流侧负极通过续流二极管和输出刀闸的正极输入端相连，所述次不控整流器的直流侧正极和全控型开关器件的集电极C相连，所述全控型开关器件的发射极E和输出刀闸的正极输入端相连。优选地，所述全控型开关器件为IGBT。优选地，所述大容量可调档融冰变压器的原边与交流电网相连、副边设有对应多个档位的多个副边抽头，所述多个副边抽头的动触点和主不控整流器的交流侧相连。优选地，所述大容量可调档融冰变压器为Y/d11型双绕组变压器。优选地，所述小容量变压器为Y/d11型双绕组变压器。优选地，所述主不控整流器为由二极管构成的三相不控整流桥。优选地，所述次不控整流器为由二极管构成的三相不控整流桥。本技术输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置具有下述优点：1、本技术仅需一个斩波调压模块就实现了对融冰电压在很快范围内的连续可调，斩波调压模块相比于同样可实现电压连续可调的全控整流或相控整流型结构而言，大大减少了可控开关器件的数量和容量，相比于“不控整流+斩波调压”两级级联型拓扑结构，则显著减少了对可控开关器件的容量需求。因此，本技术的混合式直流融冰装置是一种成本较低且融冰性能又好的高性价比融冰装置解决方案。2、本技术的结构容错能力强、融冰可靠性高，由于斩波调压模块设置在主不控整流器、次不控整流器的直流侧，主不控整流器、次不控整流器的直流侧相互串联后通过斩波调压模块和输出刀闸的输入端相连，因此因斩波调压模块自身损坏会驱动控制系统故障而导致开路或短路的异常工况下，仍能输出在大范围内可调的融冰电压来实现融冰，只是调控精度稍微变差而已。3、本技术的并网谐波电流较小，不需要晶闸管相控整流电路那些附加低次滤波器组。附图说明图1为本技术实施例的拓扑结构示意图。图2为本技术实施例中IGBT断路时的运动方式示意图。图3为本技术实施例中IGBT短路时的运动方式示意图。图4为本技术实施例中主不控整流器的输出电压U1dc的仿真波形。图5为本技术实施例中次不控整流器的输出电压U2dc的仿真波形。图6为本技术实施例中次整流器输出电压U2o的仿真波形。图7为本技术实施例中本实施例混合式直流融冰装置的输出总电压Udc的仿真波形。图8为本技术实施例中本实施例混合式直流融冰装置的输出融冰电流Idc的仿真波形。图例说明：1、大容量可调档融冰变压器；2、小容量变压器；3、主不控整流器；4、次不控整流器；5、斩波调压模块；51、全控型开关器件；52、续流二极管；6、输出刀闸。具体实施方式下文将以实现融冰电压在2-12.5kV直流电压连续可调输出，额定融冰容量为25MW的输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置为例，对本技术输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置进行进一步的详细说明。如图1所示，本实施例输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置包括大容量可调档融冰变压器1、小容量变压器2、主不控整流器3、次不控整流器4、斩波调压模块5和输出刀闸6，大容量可调档融冰变压器1、小容量变压器2的原边分别与交流电网相连，大容量可调档融冰变压器1的副边和主不控整流器3的交流侧相连，小容量变压器2的副边和次不控整流器4的交流侧相连，斩波调压模块5设于次不控整流器4的直流侧构成次整流器，次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器3的直流侧串联后和输出刀闸6的输入端相连。通过上述结构可知，主不控整流器3作为主整流器，通过与大容量可调档融冰变压器1的档位配合输出在很宽范围内分级变化的直流电压，斩波调压模块5再与次不控整流器4一起构成次整流器，输出仅能在小范围内连续可调的电压，由于主整流器和次整流器的直流侧串联，因此本实施例混合式直流融冰装置的输出电压等于两者电压的线性叠加，如式(1)所示；Udc＝U1dc+U2o(1)式(1)中，Udc为本实施例混合式直流融冰装置实际输出的直流电压，U1dc表示主整流器的输出电压，U2o表示次整流器的输出电压。其中，主整流器输出电压U1dc与大容量可调档融冰变压器1的档位一一对应，可表示为式(2)所示；U1dc＝ux,ux∈{U1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，其特征在于：包括大容量可调档融冰变压器(1)、小容量变压器(2)、主不控整流器(3)、次不控整流器(4)、斩波调压模块(5)和输出刀闸(6)，所述大容量可调档融冰变压器(1)、小容量变压器(2)的原边分别与交流电网相连，所述大容量可调档融冰变压器(1)的副边和主不控整流器(3)的交流侧相连，所述小容量变压器(2)的副边和次不控整流器(4)的交流侧相连，所述斩波调压模块(5)设于次不控整流器(4)的直流侧构成次整流器，所述次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器(3)的直流侧串联后和输出刀闸(6)的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，其特征在于：包括大容量可调档融冰变压器(1)、小容量变压器(2)、主不控整流器(3)、次不控整流器(4)、斩波调压模块(5)和输出刀闸(6)，所述大容量可调档融冰变压器(1)、小容量变压器(2)的原边分别与交流电网相连，所述大容量可调档融冰变压器(1)的副边和主不控整流器(3)的交流侧相连，所述小容量变压器(2)的副边和次不控整流器(4)的交流侧相连，所述斩波调压模块(5)设于次不控整流器(4)的直流侧构成次整流器，所述次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器(3)的直流侧串联后和输出刀闸(6)的输入端相连。2.根据权利要求1所述的输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，其特征在于：所述斩波调压模块(5)包括全控型开关器件(51)和续流二极管(52)，所述主不控整流器(3)的直流侧负极和输出刀闸(6)的负极输入端相连，所述主不控整流器(3)的直流侧正极和次不控整流器(4)的直流侧负极相连，且所述次不控整流器(4)的直流侧负极通过续流二极管(52)和输出刀闸(6)的正极输入端相连，所述次不控整流器(4)的直流侧正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，黄清军，李波，谭艳军，朱思国，周秀冬，朱远，
申请(专利权)人：国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司防灾减灾中心，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43