一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，包括多个换流阀桥臂单元，换流阀桥臂单元由多个换流阀桥臂子模块级联构成；换流阀桥臂单元与至少一外部设备插拔式连接。本实用新型专利技术提供的装置整体容量、电压等级可调节且集成度高，大大节省了辅助系统用量，并可实现多种新能源设备、新型负荷、电动汽车和储能元件的混合级联，并可直接并入中压、高压交、直流电网中，实现电能的变换与设备的友好管理；同时通过采用模块化插拔式设计，在出现故障时可拔出直接进行检测与替换，极大的提高了装置的灵活性与可靠性，降低了装置场站的维护工作量和维护成本。的维护工作量和维护成本。的维护工作量和维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置


[0001]本技术涉及电子
，具体涉及一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，新型负荷(例如，电动汽车、数据中心等) 与分布式能源日益增多，其大多为电力电子设备与电网进行交互。针对大量特性各异的分布式电源与负荷，运营商需配备独立的并网设备，并进行针对性的维护、管理，增大了运营、建设成本，且由大量低电压小规模换流器所引起的电能质量问题日益突显，对新型电力系统的构建、运行带来了不利影响。
[0003]以光伏接入并网系统为例，面对规模越来越大的大型新能源场站，例如，集中式或组串式大型光伏电站，其场站内低电压并联换流器较多，协调控制困难，维护量较大。且在低电压汇集网络与高电压输电网络存在多级升压环节，增大了换流器与电网之间的电气距离，难以向电网提供有力支撑，遏制了大规模新能源并网发电的发展。

技术实现思路

[0004]因此，本技术要解决的技术问题在于降低运营、建设成本，提高电能质量和电网支撑能力，从而提供一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置。
[0005]为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]本技术实施例提供一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，包括：多个换流阀桥臂单元，所述换流阀桥臂单元由多个换流阀桥臂子模块级联构成；换流阀桥臂单元与至少一外部设备插拔式连接。
[0007]可选的，所述换流阀桥臂单元之间并联连接。
[0008]可选的，所述换流阀桥臂单元之间串联连接。
[0009]可选的，每两个所述换流阀桥臂单元串联构成一个换流阀桥臂，多个换流阀桥臂上下两端级联连接。
[0010]可选的，所述换流阀桥臂子模块包括前级变换器及后级变换器，其中，
[0011]所述前级变换器的第一端口与所述后级变换器的第一端口并联连接，前级变换器的第二端口与公共母线、或者其他换流阀桥臂子模块的前级变换器的第二端口连接；
[0012]所述后级变换器的第二端口与外部设备连接。
[0013]可选的，所述前级变换器为半桥式电路或全桥式电路。
[0014]可选的，所述后级变换器为背靠背式DC
‑
DC变换器。
[0015]可选的，所述前级变换器包括：储能元件和电力电子开关。
[0016]可选的，所述电力电子开关为二极管、或MOSFET、或IGBT或 IGCT。
[0017]可选的，所述储能元件为电容器或蓄电池。
[0018]本技术技术方案，具有如下优点：
[0019]本技术提供的一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，包括多个换流阀桥臂单元，换流阀桥臂单元由多个换流阀桥臂子模块级联构成；换流阀桥臂单元与至少一外部设备插拔式连接。本技术提供的装置整体容量、电压等级可调节且集成度高，大大节省了辅助系统用量，并可实现多种新能源设备、新型负荷、电动汽车和储能元件的混合级联，并可直接并入中压、高压交、直流电网中，实现电能的变换与设备的友好管理；同时通过采用模块化插拔式设计，在出现故障时可拔出直接进行检测与替换，极大的提高了装置的灵活性与可靠性，降低了装置场站的维护工作量和维护成本。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本技术一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置的一个换流桥臂单元的具体示例的结构示意图；
[0022]图2为本技术实施例提供的换流阀桥臂单元之间并联的结构示意图；
[0023]图3为本技术实施例提供的换流阀桥臂单元之间串联的结构示意图；
[0024]图4为本技术实施例提供的换流阀桥臂单元之间混合级联成三相输出的结构示意图；
[0025]图5为本技术实施例提供的换流阀桥臂单元之间混合级联成多相输出的结构示意图；
[0026]图6为本技术实施例提供的换流阀桥臂子模块可单向功率传输的电路结构示意图；
[0027]图7为本技术实施例提供的换流阀桥臂子模块可双向功率传输的电路结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0031]此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0032]本技术实施例提供一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，可应用于大规模新能源并网发电的场合，该基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置包括：多个换流阀桥臂单元2，如图1所示，每个换流阀桥臂单元2由多个换流阀桥臂子模块SM级联构成；换流阀桥臂单元2与至少一外部设备3插拔式连接。具体的，换流阀桥臂单元2的数量可以灵活设计，以适应接入电源或者负荷的规模大小。每个换流阀桥臂单元2由多个换流阀桥臂子模块SM级联构成，经与电网交互的中枢控制器形成相应调制波形，由电压均衡控制形成各阀开关信号，送入阀控，通过控制子模块开关器件的导通与关断，实现低压端口到中/高压交流、直流电能的变换。
[0033]本技术提供的一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，整体容量、电压等级可调节且集成度高，大大节省了辅助系统用量，并可实现多种新能源设备、新型负荷、电动汽车和储能元件的混合级联，并可直接并入中压、高压交、直流电网中，实现电能的变换与设备的友好管理；同时通过采用模块化插拔式设计，在出现故障时可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，其特征在于，包括：多个换流阀桥臂单元，所述换流阀桥臂单元由多个换流阀桥臂子模块级联构成；所述换流阀桥臂单元与至少一外部设备插拔式连接。2.根据权利要求1所述的基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，其特征在于，所述换流阀桥臂单元之间并联连接。3.根据权利要求1所述的基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，其特征在于，所述换流阀桥臂单元之间串联连接。4.根据权利要求1所述的基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，其特征在于，每两个所述换流阀桥臂单元串联构成一个换流阀桥臂，多个换流阀桥臂上下两端级联连接。5.根据权利要求1所述的基于模块化的多电平拓扑分布式变换装置，其特征在于，所述换流阀桥臂子模块包括前级变换器及后级变换器，其中，所述前级变换器的第一端口与所述后级变换器的第一端口并联连接，前级变换器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，贺之渊，吴亚楠，石磊，孔明，周啸，李强，宋森，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：