一种交流电网用双端口柔性合环装置，其第一双向变流器1的直流侧与第二双向变流器2的直流侧并联在一起，第三双向变流器3的直流侧与笛子双向变流器4的直流侧并联在一起。第一双向变流器1的交流侧连接到第一加法联接变压器1的低压侧第一开绕组，第二双向变流器2的交流侧连接到第二加法联接变压器2的低压侧第一开绕组，第三双向变流器3的交流侧连接到第一加法联接变压器1的低压侧第二开绕组，第四双向变流器4的交流侧连接到第二加法联接变压器2的低压侧第二开绕组。连接到同一台加法联接变压器的两台双向变流器每相均可输出N(N≥2)个电平的电压，通过加法联接变压器的电压叠加作用，三相交流端口的电压可以达到2N‑1个。
Dual-port Flexible Loop-closing Device for AC Network
【技术实现步骤摘要】
交流电网用双端口柔性合环装置
本专利技术涉及一种交流电网用双端口柔性合环装置。
技术介绍
相对于现有的基于机械式开关的交流电网合环方式，基于电力电子技术的柔性合环装置可在不增大原有电网短路容量的同时，实现有功功率和无功功率的精确灵活控制，在配电网中具有广泛用途。现有的柔性合环装置主要采用模块化多电平变流器(modularmultilevelconverter，MMC)以及高频隔离的电力电子变流器技术实现。例如专利CN201511001333、CN201510844540均采用了MMC的方案，使用工频变压器进行隔离；另外，专利CN201710012054经过了AC(工频)/DC、DC/AC(高频)和AC(高频)/DC三级电能变换器，并采用高频变压器实现不同端口之间的电气隔离。但是，无论是MMC或者高频隔离的方案，均存在功率半导体器件数量多、储能电容需求高、占地面积大等问题，限制了柔性合环装置的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有柔性合环装置中元器件数量多、系统复杂、占地面积大、造价高等缺点，提出一种高功率密度型交流电网用双端口柔性合环装置。本专利技术交流电网用双端口柔性合环装置由第一加法联接变压器1、第二加法联接变压器2、第一双向变流器1、第二双向变流器2、第三双向变流器3和第四双向变流器4组成。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子为Ta、Tx，B相连接端子为Tb、Ty，C相连接端子为Tc、Tz。第一加法联接变压器1的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc连接一个三相交流系统，第二加法联接变压器2的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc也连接一个三相交流系统；第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子Tx、B相连接端子Ty、C相连接端子Tz均连接到M点，形成星形连接结构。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧绕组均包括第一三相开绕组和第二三相开绕组，第一三相开绕组的A相绕组连接端子为a1、x1，第一三相开绕组的B相绕组连接端子为b1、y1，第一三相开绕组的C相绕组连接端子为c1、z1，第二三相开绕组的A相绕组连接端子为a2、x2，第二三相开绕组的B相绕组连接端子为b2、y2，第二三相开绕组的C相绕组连接端子为c2、z2。第一双向变流器1的直流侧与第二双向变流器2的直流侧并联连接在一起，第三双向变流器3的直流侧与第四双向变流器4的直流侧并联连接在一起。第一双向变流器1的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接。第二双向变流器2的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T5、T6分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接。第三双向变流器3的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组C相端子c2、z2连接。第四双向变流器4的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T5、T6分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组C相端子c2、z2连接。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的铁芯结构相同，均由顶部铁芯、底部铁芯、AM铁芯、A1铁芯、A2铁芯、BM铁芯、B1铁芯、B2铁芯、CM铁芯、C1铁芯和C2铁芯组成。顶部铁芯位于上部，底部铁芯位于下部，且顶部铁芯和底部铁芯水平平行放置，AM铁芯、A1铁芯、A2铁芯、BM铁芯、B1铁芯、B2铁芯、CM铁芯、C1铁芯和C2铁芯放置的位置均与顶部铁芯和底部铁芯垂直；AM铁芯位于最左侧，BM铁芯位于中间，CM铁芯位于最右侧，且BM铁芯与AM铁芯、CM铁芯的距离相等；A1铁芯和A2铁芯位于AM铁芯的下方，且A1铁芯在左侧，A2铁芯在右侧；B1铁芯和B2铁芯位于BM铁芯的下方，且B1铁芯在左侧，B2铁芯在右侧；C1铁芯和C2铁芯位于CM铁芯的下方，且C1铁芯在左侧，C2铁芯在右侧；A1铁芯的一端和A2铁芯的一端连接到AM铁芯的一端，A1铁芯的另一端、A2铁芯的另外一端连接到底部铁芯，AM铁芯不与A1铁芯、A2铁芯连接的一端连接到顶部铁芯。B1铁芯的一端、B2铁芯的一端连接到BM铁芯的一端，B1铁芯的另一端、B2铁芯的另一端连接到底部铁芯，BM铁芯不与B1铁芯、B2铁芯连接的一端连接到顶部铁芯。C1铁芯、C2铁芯的一端连接到CM铁芯的一端，C1铁芯、C2铁芯的另外一端连接到底部铁芯，CM铁芯不与C1铁芯、C2铁芯连接的另外一端连接到顶部铁芯。所述第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧A相绕组绕制在AM铁芯上，高压侧B相绕组绕制在BM铁芯上，高压侧C相绕组绕制在CM铁芯上。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧第一开绕组A相绕组绕制在A1铁芯上，低压侧第一开绕组B相绕组绕制在B1铁芯上，低压侧第一开绕组C相绕组绕制在C1铁芯上，低压侧第二开绕组A相绕组绕制在A2铁芯上，低压侧第二开绕组B相绕组绕制在B2铁芯上，低压侧第二开绕组C相绕组绕制在C2铁芯上。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧三相绕组的磁阻均相等，且绕组匝数相等。所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组和第二三相开绕组的每相绕组的磁阻均相等，且绕组匝数相等。所述的第一双向变流器1、第二双向变流器2、第三双向变流器3和第四双向变流器4向第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组和第二三相开绕组输出的每相电压最多为N个电平，N≥3。通过第二加法联接变压器2对电压的叠加作用，第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组每相输出电压最多可以输出2N-1个电平。相对于现有的柔性合环装置，本专利技术具有所需元器件数量少、占地小、造价低的特点，且可以扩展应用到多端交流端口。附图说明图1为本专利技术交流电网用双端口柔性合环装置的电路原理图；图2为本专利技术交流电网用双端口柔性合环装置的加法联接变压器1和加法联接变压器2的电路及磁路原理图；图3为本专利技术交流电网用双端口柔性合环装置的双向变流器1-4的一个实施例的电路拓扑原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种交流电网用双端口柔性合环装置，其特征在于：所述的交流电网用双端口柔性合环装置，由第一加法联接变压器1、第二加法联接变压器2、第一双向变流器1、第二双向变流器2、第三双向变流器3和笛子双向变流器4组成；所述的第加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子为Ta、Tx，B相连接端子为Tb、Ty，C相连接端子为Tc、Tz；第一加法联接变压器1的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc连接一个三相交流系统，第二加法联接变压器2的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc也连接一个三相交流系统；第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子Tx、B相连接端子Ty、C相连接端子Tz均连接到M点，形成星形连接结构；所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧绕组均包括第一三相开绕组和第二三相开绕组，第一三相开绕组的A相绕组连接端子为a1、x1，第一三相开绕组的B相绕组连接端子为b1、y1，第一三相开绕组的C相绕组连接端子为c1、z1，第二三相开绕组的A相绕组连接端子为a2、x2，第二三相开绕组的B相绕组连接端子为b2、y2，第二三相开绕组的C相绕组连接端子为c2、z2；第一双向变流器1的直流侧与第二双向变流器2的直流侧并联连接在一起，第三双向变流器3的直流侧与第四双向变流器4的直流侧并联连接在一起；第一双向变流器1的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接；第二双向变流器2的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T5、T6分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接；第三双向变流器3的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组C相端子c2、z2连接；第四双向变流器4的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T5、T6分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组C相端子c2、z2连接。...
【技术特征摘要】
1.一种交流电网用双端口柔性合环装置，其特征在于：所述的交流电网用双端口柔性合环装置，由第一加法联接变压器1、第二加法联接变压器2、第一双向变流器1、第二双向变流器2、第三双向变流器3和笛子双向变流器4组成；所述的第加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子为Ta、Tx，B相连接端子为Tb、Ty，C相连接端子为Tc、Tz；第一加法联接变压器1的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc连接一个三相交流系统，第二加法联接变压器2的高压侧绕组A相连接端子Ta、B相连接端子Tb、C相连接端子Tc也连接一个三相交流系统；第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的高压侧绕组的A相连接端子Tx、B相连接端子Ty、C相连接端子Tz均连接到M点，形成星形连接结构；所述的第一加法联接变压器1和第二加法联接变压器2的低压侧绕组均包括第一三相开绕组和第二三相开绕组，第一三相开绕组的A相绕组连接端子为a1、x1，第一三相开绕组的B相绕组连接端子为b1、y1，第一三相开绕组的C相绕组连接端子为c1、z1，第二三相开绕组的A相绕组连接端子为a2、x2，第二三相开绕组的B相绕组连接端子为b2、y2，第二三相开绕组的C相绕组连接端子为c2、z2；第一双向变流器1的直流侧与第二双向变流器2的直流侧并联连接在一起，第三双向变流器3的直流侧与第四双向变流器4的直流侧并联连接在一起；第一双向变流器1的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第一双向变流器1的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接；第二双向变流器2的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组A相端子a1、x1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组B相端子b1、y1连接，第二双向变流器2的交流侧端子T5、T6分别与第二加法联接变压器2的低压侧第一三相开绕组C相端子c1、z1连接；第三双向变流器3的交流侧端子T1、T2分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T3、T4分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第三双向变流器3的交流侧端子T5、T6分别与第一加法联接变压器1的低压侧第二三相开绕组C相端子c2、z2连接；第四双向变流器4的交流侧端子T1、T2分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组A相端子a2、x2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T3、T4分别与第二加法联接变压器2的低压侧第二三相开绕组B相端子b2、y2连接，第四双向变流器4的交流侧端子T5、T6分别与第二加法...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子欣，罗龙，徐飞，赵聪，高范强，李耀华，王平，
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
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