一种中压光伏发电直流输送系统技术方案

本发明专利技术涉及输电技术领域，具体涉及一种中压光伏发电直流输送系统，用以解决现有的光伏输电系统输电成本高昂、效率低的问题。本发明专利技术的输电系统包括：依次连接的光伏电源单元、双有源桥型直流变压器单元、中压直流电缆单元、电流源型主动换相换流器换流器单元和输电入网单元；所述双有源桥型直流变压器单元包括N个功率模块；功率模块的输入端的正极与正极并联，负极与负极并联，并分别与光伏电源单元连接；功率模块的输出端级联后，由第1功率模块的输出端正极和第N功率模块的输出端负极与所述中压直流电缆单元连接。本发明专利技术通过在前级采用电流源型直流变换器，并与电流源型主动换相换流器换流器结合减少了电能变换级数，提高了输电效率。电效率。电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种中压光伏发电直流输送系统


[0001]本文件涉及输电
，尤其涉及一种中压光伏发电直流输送系统。

技术介绍

[0002]现阶段化石能源短缺和环境污染问题突出，以太阳能和风能为代表的新能源由于清洁、环保、利用率高，成为应对能源危机的核心。
[0003]根据统计，截至2022年8月底，风电装机容量约3.4亿千瓦，同比增长16.6％，太阳能发电装机容量约3.5亿千瓦，同比增长27.2％，太阳能发电装机超越风电，成为火电、水电后的第三大能源。太阳能利用以光伏并网发电形式为主，随着大规模光伏开发利用，高效可靠的并网技术成为目前关注的焦点。
[0004]常见的大规模光伏压直流输电技术中，光伏通过DC/DC变换器、LC逆变器以及工频变压器后接入送端电压源直流输电换流器，中压是配电系统常用的电压等级，可实现光伏发电直接在配电系统中应用。不同电压等级间的输电系统无法套用，若将高压输电系统应用在中压输电系统中会存在高频变压器设计困难、光伏发电侧功率密度和效率偏低的问题，因此需要一种用于中压光伏输电系统的直流输送系统，现有的中压光伏输电系统还存在输电成本高昂、效率低的问题。

技术实现思路

[0005]本说明书提供了一种中压光伏发电直流输送系统，用以解决现有的中压光伏输电系统输电成本高昂、效率低的问题。所述输电系统包括：
[0006]依次连接的光伏电源单元、双有源桥型直流变压器单元、中压直流电缆单元、电流源型主动换相换流器换流器单元和输电入网单元；
[0007]其中，所述双有源桥型直流变压器单元包括第1功率模块、第2功率模块、
……
、第N功率模块；
[0008]功率模块的输入端的正极与正极并联，负极与负极并联，并分别与光伏电源单元连接；
[0009]功率模块的输出端级联后，由第1功率模块的输出端正极和第N功率模块的输出端负极与所述中压直流电缆单元连接。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述功率模块，配置为双有源桥变换器、变换器电容和半桥单元；
[0011]所述双有源桥变换器，包括依序连接的输入滤波电容、原边全桥、双有源桥变换器稳压电感、变压器、副边全桥、输出滤波电容、半桥单元滤波电容和半桥单元；
[0012]所述输入滤波电容，连接在双有源桥变换器输入端正极与双有源桥变换器输入端负极之间；
[0013]所述原边全桥，包括并联于第三正相公共节点与第三反相公共节点之间的第一桥臂和第二桥臂；
[0014]所述第一桥臂包括第一开关器件S31和第二开关器件S32，从第一开关器件S31与第二开关器件S32间引出第一原边全桥输出端x1；所述第二桥臂包括第三开关器件S33和第四开关器件S34，从第三开关器件S33与第四开关器件S34中引出第二原边全桥输出端y1；
[0015]所述第一原边全桥输出端x1经过双有源桥变换器稳压电感连接至变压器的第一输入端；第二原边全桥输出端y1连接变压器的第二输入端；
[0016]所述副边全桥，包括并联于第四正相公共节点与第四反相公共节点之间的第三桥臂和第四桥臂；
[0017]所述第三桥臂包括第五开关器件S41和第六开关器件S42，在第五开关器件S41与第六开关器件S42之间存在第一副边全桥输入端x2，在第七开关器件S43与第八开关器件S44之间存在第二副边全桥输入端y2；
[0018]第四正相公共节点与第四反相公共节点之间还包括输出滤波电容；
[0019]所述半桥单元，包括第五正相公共节点与第五反相公共节点之间的第五桥臂；第五正相公共节点与第五反相公共节点之间还包括滤半桥单元滤波电容；
[0020]所述第五桥臂包括第九开关器件S51和第十开关器件S52，在第九开关器件S51于第十开关器件S52之间引出功率模块的输出端正极，在第五反相公共节点N5处引出功率模块的输出端负极。
[0021]在一些优选的实施方式中，所述功率模块的输出端级联，具体为：
[0022]第t功率模块的输出端正极与第t
‑
1功率模块的输出端负极连接；
[0023]第t功率模块的输出端负极与第t+1功率模块的输出端正极连接；
[0024]t表示功率模块的序号，为2至N
‑
1中的任意整数。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述中压直流电缆单元，具体包括：
[0026]正相中压直流电缆和反相中压直流电缆；
[0027]正相中压直流电缆的输入端与所述第一功率模块的输出端正极连接；
[0028]反相中压直流电缆的输入端与所述第N功率模块的输出端负极连接；
[0029]正相中压直流电缆的输出端与中压直流滤波电感连接后与电流源型主动换相换流器换流器单元连接，反相中压直流电缆的输出端与电流源型主动换相换流器换流器单元连接。
[0030]在一些优选的实施方式中，所述电流源型主动换相换流器换流器单元，包括第一电流源型主动换相换流器换流器、第二电流源型主动换相换流器换流器、第一变压器和第二变压器。
[0031]在一些优选的实施方式中，所述电流源型主动换相换流器换流器单元，具体包括：
[0032]第一变压器的副边三相连接端子记为a1、b1和c1，第一变压器的原边三相连接端子记为A1、B1和C1；
[0033]第二变压器的副边三相连接端子记为a2、b2和c2，第二变压器的原边三相连接端子记为A2、B2和C2；
[0034]第一电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py1与中压直流传输模块的同相输出端连接，第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1与第二电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py2连接，第二电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny2与中压直流传输模块的反相输出端连接；
[0035]第一电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py1，通过并联的第一电流源型主动换相换流器换流桥臂、第二电流源型主动换相换流器换流桥臂和第三电流源型主动换相换流器换流桥臂连接至第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1；
[0036]第一电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第一中压全控功率半导体器件S11和第四中压全控功率半导体器件S14；第二电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第三中压全控功率半导体器件S13和第六中压全控功率半导体器件S16；第三电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第五中压全控功率半导体器件S15和第二中压全控功率半导体器件S12；中压全控功率半导体器件的方向均为靠近第一电流源型主动换相换流器换流器第一端Py1为阳极，靠近第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1为阴极；在第一中压全控功率半导体器件S11与第四中压全控功率半导体器件S14之间引出第一电流源型主动换相换流器换流器第一输出相u1；在第三中压全控功率半导体器件S13与第六中压全控功率半导体器件S16之间引出第一电流源型主动换相换流器换流器第二输出相v1，在第五中压全控功率半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述输电系统包括：依次连接的光伏电源单元、双有源桥型直流变压器单元、中压直流电缆单元、电流源型主动换相换流器换流器单元和输电入网单元；其中，所述双有源桥型直流变压器单元包括第1功率模块、第2功率模块、
……
、第N功率模块；功率模块的输入端的正极与正极并联，负极与负极并联，并分别与光伏电源单元连接；功率模块的输出端级联后，由第1功率模块的输出端正极和第N功率模块的输出端负极与所述中压直流电缆单元连接。2.根据权利要求所述的中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述功率模块，配置为双有源桥变换器、变换器电容和半桥单元；所述双有源桥变换器，包括依序连接的输入滤波电容、原边全桥、双有源桥变换器稳压电感、变压器、副边全桥、输出滤波电容、半桥单元滤波电容和半桥单元；所述输入滤波电容，连接在双有源桥变换器输入端正极与双有源桥变换器输入端负极之间；所述原边全桥，包括并联于第三正相公共节点与第三反相公共节点之间的第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂包括第一开关器件S31和第二开关器件S32，从第一开关器件S31与第二开关器件S32间引出第一原边全桥输出端x1；所述第二桥臂包括第三开关器件S33和第四开关器件S34，从第三开关器件S33与第四开关器件S34中引出第二原边全桥输出端y1；所述第一原边全桥输出端x1经过双有源桥变换器稳压电感连接至变压器的第一输入端；第二原边全桥输出端y1连接变压器的第二输入端；所述副边全桥，包括并联于第四正相公共节点与第四反相公共节点之间的第三桥臂和第四桥臂；所述第三桥臂包括第五开关器件S41和第六开关器件S42，在第五开关器件S41与第六开关器件S42之间存在第一副边全桥输入端x2，在第七开关器件S43与第八开关器件S44之间存在第二副边全桥输入端y2；第四正相公共节点与第四反相公共节点之间还包括输出滤波电容；所述半桥单元，包括第五正相公共节点与第五反相公共节点之间的第五桥臂；第五正相公共节点与第五反相公共节点之间还包括滤半桥单元滤波电容；所述第五桥臂包括第九开关器件S51和第十开关器件S52，在第九开关器件S51于第十开关器件S52之间引出功率模块的输出端正极，在第五反相公共节点N5处引出功率模块的输出端负极。3.根据权利要求2所述的中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述功率模块的输出端级联，具体为：第t功率模块的输出端正极与第t
‑
1功率模块的输出端负极连接；第t功率模块的输出端负极与第t+1功率模块的输出端正极连接；t表示功率模块的序号，为2至N
‑
1中的任意整数。4.根据权利要求1所述的中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述中压直流电缆单元，具体包括：
正相中压直流电缆和反相中压直流电缆；正相中压直流电缆的输入端与所述第一功率模块的输出端正极连接；反相中压直流电缆的输入端与所述第N功率模块的输出端负极连接；正相中压直流电缆的输出端与中压直流滤波电感连接后与电流源型主动换相换流器换流器单元连接，反相中压直流电缆的输出端与电流源型主动换相换流器换流器单元连接。5.根据权利要求1所述的中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述电流源型主动换相换流器换流器单元，包括第一电流源型主动换相换流器换流器、第二电流源型主动换相换流器换流器、第一变压器和第二变压器。6.根据权利要求5所述的中压光伏发电直流输送系统，其特征在于，所述电流源型主动换相换流器换流器单元，具体包括：第一变压器的副边三相连接端子记为a1、b1和c1，第一变压器的原边三相连接端子记为A1、B1和C1；第二变压器的副边三相连接端子记为a2、b2和c2，第二变压器的原边三相连接端子记为A2、B2和C2；第一电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py1与中压直流传输模块的同相输出端连接，第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1与第二电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py2连接，第二电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny2与中压直流传输模块的反相输出端连接；第一电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py1，通过并联的第一电流源型主动换相换流器换流桥臂、第二电流源型主动换相换流器换流桥臂和第三电流源型主动换相换流器换流桥臂连接至第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1；第一电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第一中压全控功率半导体器件S11和第四中压全控功率半导体器件S14；第二电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第三中压全控功率半导体器件S13和第六中压全控功率半导体器件S16；第三电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第五中压全控功率半导体器件S15和第二中压全控功率半导体器件S12；中压全控功率半导体器件的方向均为靠近第一电流源型主动换相换流器换流器第一端Py1为阳极，靠近第一电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny1为阴极；在第一中压全控功率半导体器件S11与第四中压全控功率半导体器件S14之间引出第一电流源型主动换相换流器换流器第一输出相u1；在第三中压全控功率半导体器件S13与第六中压全控功率半导体器件S16之间引出第一电流源型主动换相换流器换流器第二输出相v1，在第五中压全控功率半导体器件S15与第二中压全控功率半导体器件S12之间引出第一电流源型主动换相换流器换流器第三输出相w1；第二电流源型主动换相换流器换流器的第一端Py2，通过并联的第四电流源型主动换相换流器换流桥臂、第五电流源型主动换相换流器换流桥臂和第六电流源型主动换相换流器换流桥臂连接至第二电流源型主动换相换流器换流器的第二端Ny2；第四电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第七中压全控功率半导体器件S21和第十中压全控功率半导体器件S24；第五电流源型主动换相换流器换流桥臂包括依序连接的第九中压全控功率半导体器件S23和第十二中压全控功率半导体器件S26...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，李子欣，高范强，赵聪，徐飞，孙柏岩，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：