一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，属于电力系统新能源发电技术领域，现有交流升压汇集的方式存在多级变压环节，且采用交流输电方式，转换效率和输电效率都较低，难以满足新能源高效利用要求，本发明专利技术提出的升压一体变换器包括大容量光伏或储能逆变器、高压整流器和联接变压器；多个光伏或储能功率模块级联后形成一个桥臂，两个桥臂串联构成一个相单元，相单元中两个桥臂的连接点作为一路交流端口；交流端口通过联接变压器连接高压整流器的交流侧，高压整流器包括具有与大容量光伏或储能逆变器相同数量个相单元，通过该升压一体变换器可以实现大容量新能源的高压直流送出，又能集直流汇集与高压变换于一体。换于一体。换于一体。

【技术实现步骤摘要】
一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器


[0001]本专利技术涉及一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，属于新能源发电


技术介绍

[0002]随着“碳达峰、碳中和”国家战略的提出，构建以新能源为主体的新型电力系统已成为我国电网未来的发展方向。在发电侧，分布式新能源将逐步替代传统火电，实现能源转型。
[0003]在新能源发电中，光伏发电举足轻重，此外鉴于新能源功率的随机性和间歇性，新能源电站往往需要搭配储能电站建设，现有光伏或储能通过交流逆变方式接入交流电网，而后由交流变压器进行升压、汇集和送出。这种交流升压汇集的方式存在多级变压环节，且采用交流输电方式，转换效率和输电效率都较低，难以满足新能源高效利用要求。此外现有光伏和储能逆变器单体容量较低，最高仅达MW级，要实现数十或数百MW级大容量的电站建设，需要众多逆变器，而大量电力电子设备分散接入交流系统，不仅需要额外的场站级控制设备，且极易引起系统复杂的宽频振荡问题，影响新能源可靠消纳。
[0004]为此将光伏或储能等直流电源直接经直流汇集并送出的技术成为当下一个研究趋势。但现有新能源直流汇集送出技术仅考虑了将光伏或储能经直流变压器升压至中压
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10kV、
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20kV或
±
35kV等电压等级，以构建中压直流配电网的方式实现新能源直流接入和消纳，或再利用一个中压
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高压的直流变压器设备将新能源接入高压直流，实现新能源高压远距离输送和消纳。但这些方式一是依然需要大量直流变压器设备分散式接入中压直流网络，二是中压
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高压直流变压器设备成本居高不下，使其运行和保护的简便性、可靠性以及经济性都难以保障，很大程度制约了新能源直流汇集送出技术的推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，用以解决既能实现数十或数百MW级大容量光伏或储能的高压直流送出，又能集直流汇集与高压变换于一体的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，包括大容量光伏或储能逆变器、高压整流器和联接变压器；多个光伏或储能功率模块级联后形成一个桥臂，两个桥臂串联构成一个相单元，相单元中两个桥臂的连接点作为一路交流端口；交流端口通过联接变压器连接高压整流器的交流侧，高压整流器包括具有与大容量光伏或储能逆变器相同数量个相单元。
[0008]本专利技术提供的升压一体变换器，通过将多个光伏或储能功率汇聚并升压，实现集直流汇集与高压变压与一体，有助于促进光伏或储能等直流形式电源高效、可靠、经理的送出与消纳。
[0009]进一步的，各个桥臂靠近连接点的一端还串联有电抗器。
[0010]进一步的，两个或三个相单元的两端并联后作为直流输出的正、负端口，直流输出的正、负端口用于连接单相或三相逆变器的直流正、负母线。
[0011]进一步的，大容量光伏或储能逆变器具有两个或三个相单元。
[0012]进一步的，高压整流器的相单元由高压二极管或功率模块级联组成。
[0013]进一步的，光伏或储能功率模块包括光伏或储能电池接入端、输出端、以及之间的DC/AC逆变器、AC/AC隔离变压器、AC/DC整流器、DC/DC电压变换；光伏或储能电池接入端用于连接光伏或储能电池。
[0014]进一步的，光伏或储能电池接入端还通过用于光伏最大功率跟踪控制或储能充放电功率控制的boost变换器接入光伏电池或储能电池。
[0015]进一步的，DC/DC电压变换的输出端作为整个功率模块的输出端。
[0016]进一步的，功率模块选用光伏，AC/DC整流环节采用全控整流技术或半控整流技术。
[0017]本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，既能实现数十或数百MW级大容量光伏或储能的直流升压汇集，又能集直流汇集与高压变换于一体，有助于促进光伏或储能等直流形式电源高效、可靠、经济的送出与消纳。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器拓扑结构示意图；
[0019]图2是本实施例的一种光伏或储能功率模块结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0021]一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器实施例1：
[0022]如图1所示的一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器拓扑结构示意图，其主要由大容量光伏或储能逆变器、高压整流器和连接两个换流器交流端口的联接变压器共三大部分组成。大容量光伏或储能逆变器的直流端口作为汇集升压一体变换器的中压直流端口，高压整流器的直流端口作为汇集升压一体变换器的高压直流端口，联接变压器则作为内部设备将逆变器和整流器交流侧相连，实现二者间功率交互。
[0023]其中，大容量光伏或储能逆变器采用了模块化多电平换流器拓扑结构，其单个功率模块为光伏或储能功率模块，多个功率模块级联后串联一个电抗器构成一个桥臂，两个桥臂串联构成一个相单元，两个桥臂的串联连接点作为一路交流端口，两个桥臂另外一端分别作为直流正、负端口，三个相单元在直流正、负端口处相并联，构成一个三相逆变器。鉴于光伏功率的单向流通性，实施例中高压整流器采用了高压三相二极管整流桥拓扑，实际上也可根据需要采用模块化多电平换流器MMC拓扑，实现能量双向变换。
[0024]此外，需要说明的是，本实施例中给出的是三相逆变器，若系统功率较低，逆变器
和整流器也可采用单相拓扑结构。
[0025]大容量光伏或储能逆变器中，单个光伏或储能功率模块采用隔离型直流变换技术，图2给出了一种光伏或储能功率模块结构示意图。功率模块包含依次相连的单相DC
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AC全控逆变、AC
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AC隔离变压、单相AC
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DC整流和DC
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DC半桥电压变换等环节，此外还包含了用于光伏最大功率跟踪控制或储能充放电功率控制的boost变换环节。功率模块利用buck环节可直接接入光伏电池或储能电池，后级DC
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DC半桥电压变换环节的输出端则作为整个功率模块的输出端。图2中的AC
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DC整流环节采用了半控整流技术，是针对光伏单向功率特性设计的，若接入储能电池，或希望双向功率变换，则需采用全控整流技术。此外，后级DC
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DC环节也可采用全桥电压变换。
[0026]实际应用时，以上给出的高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器还应配置直流软启回路、接地回路、直流滤波电抗等，其中直流软启回路可在中压直流端口、高压直流端口分别配置，接地回路可配置在换流器交流侧或直流侧，应根据汇集升压一体变换器所接入的外部系统的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，其特征在于，包括大容量光伏或储能逆变器、高压整流器和联接变压器；多个光伏或储能功率模块级联后形成一个桥臂，两个桥臂串联构成一个相单元，相单元中两个桥臂的连接点作为一路交流端口；所述交流端口通过联接变压器连接所述高压整流器的交流侧，所述高压整流器包括具有与大容量光伏或储能逆变器相同数量个相单元。2.根据权利要求1所述的高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，其特征在于，所述各个桥臂靠近所述连接点的一端还串联有电抗器。3.根据权利要求1所述的高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，其特征在于，所述两个或三个所述相单元的两端并联后作为直流输出的正、负端口，所述直流输出的正、负端口用于连接单相或三相逆变器的直流正、负母线。4.根据权利要求1
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3任一项所述的高压大容量光伏或储能直流汇集升压一体变换器，其特征在于，所述大容量光伏或储能逆变器具有两个或三个相单元。5.根据权利要求1所述的高压大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨美娟，朱龙臻，行登江，王先为，何复兴，李少帅，梁佩佩，李政，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：