一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电换流器，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组及三相下桥臂模组；三相上桥臂模组的正极直流端作为柔性直流输电换流器的第一直流端；三相上桥臂模组的三相交流线端与三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端地三相下桥臂模组的三相交流线端连接；三相下桥臂模组的负极直流端作为柔性直流输电换流器的第二直流端；三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端地连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端地连接。本发明专利技术能节省功率模块及桥臂电抗器的数量，成本低。本发明专利技术同时提出了一种双极柔性直流输电系统。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统
本专利技术涉及电子电力
，具体涉及一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统。
技术介绍
柔性直流输电采用全控性功率器件的电压源换流器，不依赖交流电网换相，是多直流馈入受端电网稳定性的重大技术发展方向。近年来，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术得到快速发展，新投运的柔性直流工程基本都采用模块化多电平换流器技术。目前，为了解决柔性直流输电工程中对称单极结构存在的一极发生故障时，另一极无法运行或电压加倍的缺点，双极结构的柔性直流输电系统应运而生。目前的双极结构的柔性直流输电系统主要采用单阀组接线或高低阀接线两种形式，其中，高低阀组结构的柔性直流输电系统中的柔性直流输电换流器是由两个三相六桥臂结构的换流阀组串联组成，请参阅图1中的现有技术中高低阀组结构的柔性直流输电系统中的柔性直流输电换流器的结构示意图，高低阀组结构的柔性直流输电系统中的柔性直流输电换流器可靠性高，但存在电气一次设备数量较多的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统，能节省功率模块及桥臂电抗器的数量，成本低。为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种柔性直流输电换流器，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组以及三相下桥臂模组；所述三相上桥臂模组的正极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第一直流端；所述三相上桥臂模组的三相交流线端一一对应地与所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端一一对应地所述三相下桥臂模组的三相交流线端连接；所述三相下桥臂模组的负极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第二直流端；所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端一一对应地连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端一一对应地连接。在一种可选的实施方式中，所述三相中桥臂模块包括三相结构相同的中桥臂子模组；每相所述中桥臂子模组包括第一全桥功率单元和第一桥臂电抗器；所述第一全桥功率单元的正极端与所述三相中桥臂的第一三相交流线端连接，所述第一全桥功率单元的负极端通过所述第一桥臂电抗器与所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端连接；所述三相上桥臂模组包括三相结构相同的上桥臂子模组；每相所述上桥臂子模组包括第一半桥功率单元、第二全桥功率单元以及第二桥臂电抗器；所述第一半桥功率单元的正极端通过所述第二桥臂电抗器与所述三相上桥臂模组的正极直流端连接，所述第一半桥功率单元的负极端与所述第二全桥功率单元的正极端连接，所述第二全桥功率单元的负极端与所述三相上桥臂模组的三相交流线端连接；所述三相下桥臂模组包括三相结构相同的下桥臂子模组；每相所述下桥臂子模组包括第二半桥功率单元、第三全桥功率单元以及第三桥臂电抗器；所述第二半桥功率单元的正极端与所述三相下桥臂模组的三相交流线端连接，所述第二半桥功率单元的负极端与所述第三全桥功率单元的正极端连接，所述第三全桥功率单元的负极端通过所述第三桥臂电抗器与所述三相下桥臂模组的负极直流端连接。在一种可选的实施方式中，所述第一全桥功率单元包括N个依次串联的全桥功率子单元；所述第一半桥功率单元包括i个依次串联的半桥功率子单元；所述第二全桥功率单元包括j个依次串联的全桥功率子单元；所述第二半桥功率单元包括k个依次串联的半桥功率子单元；所述第三全桥功率单元包括h个依次串联的全桥功率子单元；其中，N、i、j、k和h均为正整数。在一种可选的实施方式中，i+j＝N且i/N≤50％。在一种可选的实施方式中，k+h＝N且k/N≤50％。在一种可选的实施方式中，i+j＝k+h＝N且i/N＝k/N≤50％。在一种可选的实施方式中，所述全桥功率子单元包括第一电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；其中，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管的集电极、所述第三开关管的集电极、所述第四开关管的集电极分别于所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极、所述第三二极管的阴极、所述四二极管的阴极连接；所述第一开关管的发射极、所述第二开关管的发射极、所述第三开关管的发射极、所述第四开关管的发射极分别于所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极、所述第三二极管的阳极、所述四二极管的阳极连接；所述第一开关管的集电极同时与所述第一电容的第一端及所述第四开关管的集电极连接，所述第二开关管的发射极同时与所述第二电容的第二端及所述第三开关管的发射极连接；所述第一开关管的发射极同时与所述第二开关管的集电极及所述全桥功率子单元的正极端连接；所述第四开关管的发射极同时与所述第三开关管的集电极及所述全桥功率子单元的负极端连接。在一种可选的实施方式中，所述半桥功率子单元包括第二电容、第五开关管、第六开关管、第五二极管以及第六二极管；所述第五开关管的集电极、所述第六开关管的集电极分别于所述第五二极管的阴极、所述第六二极管的阴极连接，所述第五开关管的发射极、所述第六开关管的发射极分别于所述第五二极管的阳极、所述第六二极管的阳极连接；所述第五开关管的集电极通过所述第二电容与所述第六开关管的发射极连接，所述第五开关管的发射极与所述第六开关管的集电极连接；所述第五开关管的发射极与所述半桥功率子单元的正极端连接，所述第六开关管的发射极与所述半桥功率子单元的负极端连接。在一种可选的实施方式中，所述第一桥臂电抗器、所述第二桥臂电抗器以及所述第三桥臂电抗器的参数相同。为了达到相同的目的，本专利技术另一方面还提供了一种双极柔性直流输电系统，包括如上所述的第一柔性直流输电换流器及第二柔性直流输电换流器、第一变压器、第二变压器、第三变压器以及第四变压器；所述第一柔性直流输电换流器与所述第二柔性直流输电换流器的结构相同，所述第一柔性直流输电换流器的第一直流端作为所述双极柔性直流输电系统的正极直流母线，所述第一柔性直流输电换流器的第二直流端接地；所述第二柔性直流输电换流器的第一直流端接地，所述第一柔性直流输电换流器的第二直流端作为所述双极柔性直流输电系统的负极直流母线；所述第一变压器的副边三相出线端一一对应地与所述第一柔性直流输电换流器中的三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，所述第一变压器的原边三相出线端与交流电网三相连接；所述第二变压器的副边三相出线端一一对应地与所述第一柔性直流输电换流器中的三相中桥臂模组的第二三相交流线端连接，所述第二变压器的原边三相出线端与所述交流电网三相连接；所述第三变压器的副边三相出线端一一对应地与所述第二柔性直流输电换流器中的三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，所述第三变压器的原边三相出线端与所述交流电网三相连接；所述第四变压器的副边三相出线端一一对应地与所述第二柔性直流输电换流器中的三相中桥臂模组的第二三相交流线端连接，所述第四变压器的原边三相出线端与所述交流电网三相连接。相比与现有技术，本专利技术提供的一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统，其中所述柔性直流输电换流器包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组以及三相下桥臂模组；所述三相上桥臂模组的正极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第一直流端；所述三相上桥臂模组的三相交流线端一一对应地与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电换流器，其特征在于，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组以及三相下桥臂模组；所述三相上桥臂模组的正极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第一直流端；所述三相上桥臂模组的三相交流线端一一对应地与所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端一一对应地所述三相下桥臂模组的三相交流线端连接；所述三相下桥臂模组的负极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第二直流端；所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端一一对应地连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端一一对应地连接。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电换流器，其特征在于，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组以及三相下桥臂模组；所述三相上桥臂模组的正极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第一直流端；所述三相上桥臂模组的三相交流线端一一对应地与所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端一一对应地所述三相下桥臂模组的三相交流线端连接；所述三相下桥臂模组的负极直流端作为所述柔性直流输电换流器的第二直流端；所述三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端一一对应地连接，所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端一一对应地连接。2.如权利要求1所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，所述三相中桥臂模块包括三相结构相同的中桥臂子模组；每相所述中桥臂子模组包括第一全桥功率单元和第一桥臂电抗器；所述第一全桥功率单元的正极端与所述三相中桥臂的第一三相交流线端连接，所述第一全桥功率单元的负极端通过所述第一桥臂电抗器与所述三相中桥臂模组的第二三相交流线端连接；所述三相上桥臂模组包括三相结构相同的上桥臂子模组；每相所述上桥臂子模组包括第一半桥功率单元、第二全桥功率单元以及第二桥臂电抗器；所述第一半桥功率单元的正极端通过所述第二桥臂电抗器与所述三相上桥臂模组的正极直流端连接，所述第一半桥功率单元的负极端与所述第二全桥功率单元的正极端连接，所述第二全桥功率单元的负极端与所述三相上桥臂模组的三相交流线端连接；所述三相下桥臂模组包括三相结构相同的下桥臂子模组；每相所述下桥臂子模组包括第二半桥功率单元、第三全桥功率单元以及第三桥臂电抗器；所述第二半桥功率单元的正极端与所述三相下桥臂模组的三相交流线端连接，所述第二半桥功率单元的负极端与所述第三全桥功率单元的正极端连接，所述第三全桥功率单元的负极端通过所述第三桥臂电抗器与所述三相下桥臂模组的负极直流端连接。3.如权利要求2所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，所述第一全桥功率单元包括N个依次串联的全桥功率子单元；所述第一半桥功率单元包括i个依次串联的半桥功率子单元；所述第二全桥功率单元包括j个依次串联的全桥功率子单元；所述第二半桥功率单元包括k个依次串联的半桥功率子单元；所述第三全桥功率单元包括h个依次串联的全桥功率子单元；其中，N、i、j、k和h均为正整数。4.如权利要求3所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，i+j＝N且i/N≤50％。5.如权利要求3所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，k+h＝N且k/N≤50％。6.如权利要求3所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，i+j＝k+h＝N且i/N＝k/N≤50％。7.如权利要求3所述的柔性直流输电换流器，其特征在于，所述全桥功率子单元包括第一电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；其中，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管的集电极、所述第三开关管的集电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润鸿，朱喆，许树楷，邹常跃，龚文明，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44