高压直流变电装置、电力系统及电力系统的控制方法制造方法及图纸

本公开提供一种高压直流变电装置及其所适用的电力系统及电力系统的控制方法。高压直流变电装置电连接于高压直流发电装置，且包含双向交流/直流转换模块、第一变压器及单向整流模块。双向交流/直流转换模块的直流端电连接于对应的高压直流发电装置。第一变压器包含第一传输端以及第二传输端，第一传输端电连接于对应的双向交流/直流转换模块的交流端。单向整流模块包含输入端及输出端，单向整流模块的输入端电连接于对应的第一变压器的第二传输端，输出端电连接于高压电网。

【技术实现步骤摘要】
高压直流变电装置、电力系统及电力系统的控制方法
本公开涉及一种变电装置，特别是涉及一种高压直流变电装置及其所适用的电力系统及电力系统的控制方法。
技术介绍
随着新能源发电的快速发展，各种发电系统逐步接入电网中。在接入交流电网前，需要进行长距离输电，现有技术中多利用交流电缆进行输电。然而，长距离的交流电缆效率较低且成本较高。因此目前部分电力系统，比如一些海上风电场，由于风机距离海岸上的变电站的距离较远，故会先接入高压直流变电装置，实现直流升压而采用高压直流输电，由此减小传输损耗及降低成本。因此，如何发展一种可改善上述现有技术的高压直流变电装置、电力系统及电力系统的控制方法，实为目前迫切的需求。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种高压直流变电装置、电力系统及电力系统的控制方法，其是将发电装置所产生的电力进行升压，从而以高压直流电进行长距离输电，有效减少损耗并降低成本。为达上述目的，本公开提供一种高压直流变电装置，电连接于高压直流发电装置，且包含双向交流/直流转换模块、第一变压器及单向整流模块。双向交流/直流转换模块的直流端电连接于对应的高压直流发电装置。第一变压器包含第一传输端以及第二传输端，第一传输端电连接于对应的双向交流/直流转换模块的交流端。单向整流模块包含输入端及输出端，单向整流模块的输入端电连接于对应的第一变压器的第二传输端，输出端电连接于高压电网。为达上述目的，本公开另提供一种电力系统，包含高压直流发电装置及高压直流变电装置。为达上述目的，本公开还提供一种电力系统的控制方法，其中电力系统包含相互电连接的高压直流变电装置及高压直流发电装置，高压直流变电装置包含双向交流/直流转换模块、第一变压器及单向整流模块。控制方法包含步骤：利用双向交流/直流转换模块将高压直流发电装置所输出的第一直流电压转换为第一交流电压；利用第一变压器将该第一交流电压升压为第二交流电压；以及利用单向整流模块对第二交流电压进行整流，以产生第二直流电压。附图说明图1A为本公开第一优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。图1B为本公开第二优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。图1C为图1A所示的高压直流变电装置的细部电路结构示意图。图2为本公开第三优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。图3为本公开第四优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。图4、图5及图6为本公开的双向交流/直流模块及第一变压器的各种实施态样的电路结构示意图。图7为本公开第五优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。图8A、图9A、图10A、图11A、图12A、图13A为本公开的第一控制器、第二控制器及第三控制器于各种情况下的控制架构示意图。图8B、图8C、图9B、图10B、图11B、图12B、图13B为本公开的第一控制器、第二控制器及第三控制器于各种情况下的控制步骤流程图。图14为本公开优选实施例的电力系统的控制方法的流程图。图15为示意图14的电力系统的控制方法的变化例的流程图。图16为图15所示的控制方法的步骤S91的子步骤的步骤流程图。图17为图15所示的控制方法的步骤S92的子步骤的步骤流程图。其中，附图标记说明如下：1：高压直流变电装置2：高压直流发电装置3：高压电网4：直流输电网11：双向交流/直流转换模块110：多电平转换器111：交流/直流转换器1110：开关电路1111、112、112a、112b、112c：第一控制器113、132、145a：计算器114、133、133a、146、146a：坐标变换器115、115a、134、134a、147a：电压调节器116、116a、135、148：电流调节器117、136、149：PWM调制器118、145、137：锁相器147：功率调节器12：第一变压器13：单向整流模块130：维也纳整流器131、131a：第二控制器14：储能装置141：储能元件142：双向逆变模块1421：逆变器143：第二变压器144、144a：第三控制器15：辅助发电装置ω：工作角频率θ：角度信号Iabc_MMC、Iabc_Rec、Iabc_PCS：三相电流量IdFed_MMC、IdFed_Rec、IdFed_PCS：d轴电流回馈值IqFed_MMC、IqFed_Rec、IqFed_PCS：q轴电流回馈值IdcFed_MMC：直流电流回馈值IdRef_MMC、IdRef_Rec、IdRef_PCS：d轴电流指令值IqRef_MMC、IqRef_Rec、IqRef_PCS：q轴电流指令值IdcRef_MMC：直流电流指令值Ug_MMC、Ug_PCS、Ug_Rec：电压量Ugabc_Rec、Ugabc_PCS：三相电压量U0Ref：电压指令值U0Fed：电压回馈值UdcRef：直流电压指令值UdcFed：直流电压回馈值UgdFed_Rec、UgdFed_PCS：d轴电压回馈值UgqFed_Rec、UgqFed_PCS：q轴电压回馈值UgdRef_Rec、UgdRef_PCS：d轴电压指令值UgqRef_Rec、UgqRef_PCS：q轴电压指令值Pref_PCS：有功功率指令值Qref_PCS：无功功率指令值Pfed_PCS：有功功率回馈值Qfed_PCS：无功功率回馈值E_MMC、E_Rec、E_PCS：三相控制电势具体实施方式体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本公开。图1A为本公开第一优选实施例的高压直流变电装置的电路结构示意图。如图1A所示，高压直流变电装置1电连接于至少一高压直流发电装置2及高压电网3，高压直流变电装置1将高压直流发电装置2所产生的电能转换为高压直流电并传输至高压电网3。高压直流发电装置2通过直流输电网4与高压直流变电装置1电连接。高压直流变电装置1包含至少一双向交流/直流转换模块11、至少一第一变压器12及至少一单向整流模块13。双向交流/直流转换模块11的直流端电连接于高压直流发电装置2，双向交流/直流转换模块11接收高压直流发电装置2输出的第一直流电压，并将其转换为第一交流电压，优选地第一交流电压为三相交流电压。第一变压器12包含第一传输端以及第二传输端，其中第一传输端电连接于双向交流/直流转换模块11的交流端，以接收第一交流电压，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压直流变电装置，电连接于至少一高压直流发电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含：/n至少一双向交流/直流转换模块，该双向交流/直流转换模块的一直流端电连接于对应的该高压直流发电装置；/n至少一第一变压器，包含一第一传输端以及一第二传输端，该第一传输端电连接于对应的该双向交流/直流转换模块的一交流端；以及/n至少一单向整流模块，包含一输入端及一输出端，该输入端电连接于对应的该第一变压器的该第二传输端，该输出端电连接于一高压电网。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压直流变电装置，电连接于至少一高压直流发电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含：
至少一双向交流/直流转换模块，该双向交流/直流转换模块的一直流端电连接于对应的该高压直流发电装置；
至少一第一变压器，包含一第一传输端以及一第二传输端，该第一传输端电连接于对应的该双向交流/直流转换模块的一交流端；以及
至少一单向整流模块，包含一输入端及一输出端，该输入端电连接于对应的该第一变压器的该第二传输端，该输出端电连接于一高压电网。


2.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第一变压器的工作频率大于50Hz。


3.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含多个该双向交流/直流转换模块及多个该第一变压器，每一该双向交流/直流转换模块的该直流端电连接于对应的该高压直流发电装置，每一该双向交流/直流转换模块的该交流端电连接于对应的该第一变压器的该第一传输端，多个该第一变压器的该第二传输端并联电连接后与该单向整流模块电连接。


4.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含多个该双向交流/直流转换模块，每一该双向交流/直流转换模块的该直流端电连接于对应的该高压直流发电装置，多个该双向交流/直流转换模块的该交流端并联电连接后与该第一变压器的该第一传输端电连接，该第一变压器的该第二传输端电连接于该单向整流模块的该输入端。


5.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含多个该双向交流/直流转换模块，每一该双向交流/直流转换模块的该直流端电连接于对应的该高压直流发电装置，该第一变压器的该第一传输端包含多个绕组，每一该绕组电连接于对应的该双向交流/直流转换模块的该交流端，该第一变压器的该第二传输端电连接于该单向整流模块的该输入端。


6.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置包含多个该双向交流/直流转换模块、多个该第一变压器及多个该单向整流模块，每一该双向交流/直流转换模块的该直流端电连接于对应的该高压直流发电装置，每一该双向交流/直流转换模块的该交流端电连接于对应的该第一变压器的该第一传输端，每一该第一变压器的该第二传输端电连接于对应的该单向整流模块的该输入端，多个该单向整流模块的该输出端并联电连接。


7.如权利要求1、2、3及6中任一项所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第一变压器的该第一传输端包含多个绕组，且该双向交流/直流转换模块包含串联连接的多个双向交流/直流转换器，每一该绕组电连接于对应的该双向交流/直流转换器。


8.如权利要求7所述的高压直流变电装置，其特征在于，每一该交流/直流转换器包含一开关电路及一第一控制器，该第一控制器控制该开关电路的开关操作，以调整该交流/直流转换器一直流侧的电压。


9.如权利要求8所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据该交流/直流转换器该直流侧的电压设定值，调节该交流/直流转换器该直流侧的电压，产生一第一电流指令；
(b)根据该第一电流指令，调节该第一变压器该第一传输端的对应该绕组的电流，产生一第一控制信号；以及
(c)依据该第一控制信号产生一第一脉冲宽度调制信号，以控制该开关电路的开关操作。


10.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，该双向交流/直流转换模块包含一多电平转换器及一第一控制器，该第一控制器电连接于该多电平转换器控制该多电平转换器的开关操作，以调整该双向交流/直流转换模块该直流端的电压。


11.如权利要求10所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据该双向交流/直流转换模块该直流端的电压设定值，调节该双向交流/直流转换模块该直流端的电压，产生一第一电流指令；
(b)根据该第一电流指令，调节该双向交流/直流转换模块该交流端的电流，产生一第一控制信号；以及
(c)依据该第一控制信号产生一第一脉冲宽度调制信号，以控制该多电平转换器的开关操作。


12.如权利要求10所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据该双向交流/直流转换模块该直流端的电压设定值，调节该双向交流/直流转换模块该直流端的电压，产生一第一电流指令；
(b)根据该第一电流指令，调节该单向整流模块该输出端的电流，产生一第一控制信号；以及
(c)依据该第一控制信号产生一第一脉冲宽度调制信号，以控制该多电平转换器的开关操作。


13.如权利要求10所述的高压直流变电装置，其特征在于，该单向整流模块包含一维也纳整流器及一第二控制器，该第二控制器电连接于该维也纳整流器并控制该维也纳整流器的开关操作，以调整该单向整流模块该输入端的电压。


14.如权利要求13所述的高压直流变电装置，其特征在于，该第二控制器执行下列步骤：
(a)根据该单向整流模块该输入端的电压设定值，调节该单向整流模块该输入端的电压，产生一第二电流指令；
(b)根据该第二电流指令，调节该单向整流模块该输入端的电流，产生一第二控制信号；以及
(c)依据该第二控制信号产生一第二脉冲宽度调制信号，以控制该维也纳整流器的开关操作。


15.如权利要求1所述的高压直流变电装置，其特征在于，于该高压直流发电装置发电时，该高压直流变电装置进入一并网模式，于该高压直流发电装置停止发电时，该高压直流变电装置进入一离网模式。


16.如权利要求15所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置更包含至少一储能装置，电连接于该单向整流模块的该输入端。


17.如权利要求16所述的高压直流变电装置，其特征在于，该高压直流变电装置进入该离网模式时，该储能装置提供该高压直流发电装置所需的辅助用电。


18.如权利要求16所述的高压直流变电装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽，王长永，陆岩松，邱爱斌，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31