多用途大功率可控电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多用途大功率可控电源，由断路器、多绕组变压器和与多绕组变压器数目相同的变流单元模块，断路器由带限流电阻的断路器和不带限流电阻的普通断路器并联构成，多绕组变压器的原边采用星形连接，副边采用三角形连接，变流单元模块与多绕组变压器的副边绕组串联。单个变流单元模块包括滤波电容、滤波电抗、ＩＧＢＴ模块构成的三相桥、电阻和直流电容，电阻和直流电容并联于三相桥输出端。在不改变主拓扑结构的前提下，通过单台或多台装置的联合使用，本实用新型专利技术可用于输电导线直流融冰、轻型直流输电和动态无功补偿，在提高设备使用灵活性的同时提高了设备的性价比和可维护性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子应用装备
，特别涉及一种多用途大功率可控电 源。
技术介绍
随着电力电子器件和计算机控制技术的发展，采用IGBT (绝缘栅双极型晶体管)、 IGCT(集成门极换流晶闸管)等可控关断型元件构成电压源型换流器(VSC)已成为可能， 其核心技术是采用可控关断型元件构成VSC进行交流-直流之间的变换。这种使用可关断 器件的换流器设计容量可以从几百kW到几百个MW，可以用来作为直流输电、无功补偿、高 压变频等多个领域，适用面非常广，目前已有相关装置投入实际应用，但用途相对单一。考 虑到VSC本质上是一个双向装置，既可用于整流又能用于逆变，以VSC为基础，研制适用于 35kV或IOkV电压等级的多用途装置，使之既可用作输电导线直流融冰电源，又能配置成直 流输电或无功补偿装置，这将具有比较重大的理论和实际意义，从而更为充分的发挥装置 的效能。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多用途大功率可控电源。根据现场既可用作输电导 线直流融冰电源，也可作为直流输电装置或动态无功补偿装置，从而有效提高设备的利用率。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是由断路器、多绕组变压器和与 多绕组变压器数目相同的变流单元模块，断路器由带限流电阻的断路器和不带限流电阻的 普通断路器并联构成，多绕组变压器的原边采用星形连接，副边采用三角形连接，变流单元 模块与多绕组变压器的副边绕组串联。本技术所述单个变流单元模块包括滤波电容、滤波电抗、IGBT模块构成的三 相桥、电阻和直流电容，电阻和直流电容并联于三相桥输出端。本技术所述多绕组变压器电压等级为35kV或10kV，3 8个绕组，电压等级 300 1000V。本技术所述断路器合闸时带限流电阻的断路器首先闭合，延时3 10秒后与 其并联的普通断路器自动闭合，再延时3 5秒后带限流电阻的断路器自动断开。本技术用于直流融冰时，装置作为一个直流电源，断路器接入35kV或IOkV电 网，变流单元模块DY受控为三相全控整流桥，不同变流单元模块之间的直流输出串联构成 总直流输出端即输出正端、输出负端；所需融冰的输电线一股接入输出正端，另一股接入输 出负端，进行直流融冰时输电线的另一端短接后接地。本技术所述用于轻型直流输电时，两套装置同时使用，一套作为整流端装置， 另一套作为逆变端装置；直流输出正负端通过直流输电电缆与逆变端装置的直流端输入端 子正负端相连，逆变端装置的变流单元模块受控为三相逆变桥，各变流单元模块通过三相逆变桥将直流输入转化为交流量后通过滤波电容、滤波电抗滤除高次谐波，输出接入多绕 组变压器的副边侧，通过多绕组变压器，各变流单元模块的输出电流在多绕组变压器的原 边侧实现累加，输出通过断路器接入35kV或IOkV电网。本技术的有益效果是采用基本相同的主电路拓扑结构，实现了多种功能，既 可用于输电线路直流融冰，又能构成轻型直流输电装置实现对孤岛的直流供电，还可与其 他类型的固定补偿装置配合实现动态无功补偿。通过一机多能有效避免了设备的闲置，提 高了性价比，方便了日常维护。附图说明图1是本技术主电路结构示意图。图2是本技术作为直流融冰装置两套并联运行进行C相融冰的示意图。图3是本技术作为轻型直流输电装置运行的示意图。图4是本技术与固定补偿装置配合进行动态无功补偿的示意图。具体实施方式以下对照附图对本技术进行详细说明。参见图1，所示为本技术主电路结构示意图。装置由断路器KM、多绕组变压器 TM和与多绕组变压器TM数目相同的变流单元模块DY组成。断路器KM由带限流电阻的断 路器和不带限流电阻的普通断路器并联构成。多绕组变压器TM的原边采用星形连接，电压 等级为35kV或10kV，副边采用三角形连接，3 8个绕组，电压等级300 1000V。变流单 元模块DY共3 8个，与多绕组变压器TM的副边绕组串联，单个变流单元模块DY包括滤 波电容Co、滤波电抗Lo、IGBT模块IGl IG6构成的三相桥、电阻Rz和直流电容Cz。电阻 Rz和直流电容Cz并联于三相桥输出端。断路器KM合闸时带限流电阻的断路器首先闭合， 延时3 10秒后与其并联的普通断路器自动闭合，再延时3 5秒后带限流电阻的断路器 自动断开。参见图2，所示为本技术作为直流融冰装置两套并联运行进行C相融冰的示 意图。此时装置1和装置2均作为直流电源，其交流侧断路器KM并联接入35kV电网。单 个装置内部滤波电容Co不接入电路，变流单元模块DY受控为三相全控整流桥，不同变流单 元模块DY之间的直流输出U+和U-串联构成直流输出端Ud+和Ud-，装置1和装置2的直 流侧输出Ud+和Ud-分别并联。所需融冰的500kY融冰线路A、B、C三相对侧短接接地，线 路靠近装置侧A、B相短接后接入Ud+, C相单独接入Ud-, C相作为主要融冰相其通过的电 流是A相和B相的2倍。参见图3，所示为本技术的作为轻型直流输电装置运行的示意图。此时，装置 1和装置2同时使用，其中装置1作为整流端装置，装置2作为逆变端装置。装置1的交流 侧断路器KM接入35kV电网，内部滤波电容Co不接入电路，变流单元模块DY受控为三相全 控整流桥，不同变流单元模块DY之间的直流输出U+和U-串联构成直流输出端Ud+和Ud-。 装置1的直流输出Ud+和Ud-通过直流输电电缆与装置2的直流端输入端子Ud+和Ud-相 连。装置2的变流单元模块DY受控为三相逆变桥，各变流单元模块DY通过三相逆变桥将 直流输入转化为交流量后通过滤波电容Co、滤波电抗Lo滤除高次谐波，输出接入多绕组变压器TM的副边侧，通过多绕组变压器TM，各变流单元模块DY的输出电流在多绕组变压器 TM的原边侧实现累加，输出通过断路器KM接入35kV电网，由此经由直流输电电缆实现交 流_直流_交流的轻型直流输电过程。 参见图4，所示为本技术与固定补偿装置配合进行动态无功补偿的示意图。此 时装置作为一个逆变电源提供动态基波无功电流，与固定补偿装置PF配合实现动态平滑 的无功调节。进行无功补偿时，装置断路器KM与需要进行无功补偿的35kV电网相连，变 流单元模块DY受控为三相逆变桥。当断路器KM闭合时，各变流单元模块DY中，IGBT模块 IGl IG6闭锁，IGl IG6中的续流二极管构成三相不可控整流桥，电网通过带限流电阻 的断路器经由续流二极管构成三相不可控整流桥向各变流单元模块DY中的直流电容Cz迅 速充电，而后各变流单元模块DY中的IGl IG6触发导通构成三相逆变桥，将直流转化为 补偿基波后通过滤波电容Co、滤波电抗Lo滤除高次谐波，输出接入多绕组变压器TM的副边 侧，通过多绕组变压器TM，各变流单元模块DY的输出电流在多绕组变压器TM的原边侧实 现累加，输出的动态无功补偿电流通过断路器KM接入35kV电网，通过与 同样并联接入35kV 电网的固定补偿装置PF相配合，实现无功补偿功率的动态平滑调节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用途大功率可控电源，其特征在于：由断路器（ＫＭ）、多绕组变压器（ＴＭ）和与多绕组变压器（ＴＭ）数目相同的变流单元模块（ＤＹ）构成，断路器（ＫＭ）由带限流电阻的断路器和不带限流电阻的普通断路器并联构成，多绕组变压器（ＴＭ）的原边采用星形连接，副边采用三角形连接，变流单元模块（ＤＹ）与多绕组变压器（ＴＭ）的副边绕组串联。

【技术特征摘要】
一种多用途大功率可控电源，其特征在于由断路器(KM)、多绕组变压器(TM)和与多绕组变压器(TM)数目相同的变流单元模块(DY)构成，断路器(KM)由带限流电阻的断路器和不带限流电阻的普通断路器并联构成，多绕组变压器(TM)的原边采用星形连接，副边采用三角形连接，变流单元模块(DY)与多绕组变压器(TM)的副边绕组串联。2.根据权利要求1所述的多用途大功率可控电源，其特征在于单个变流单元模块 (DY)包括滤波电容(Co)、滤波电抗(Lo)、IGBT模块(IGl IG6)构成的三相桥、电阻(Rz) 和直流电容(Cz)，电阻(Rz)和直流电容(Cz)并联于三相桥输出端。3.根据权利要求1或2所述的多用途大功率可控电源，其特征在于多绕组变压器 (TM)电压等级为35kV或10kV，3 8个绕组，电压等级300 1000V。4.根据权利要求1或2所述的多用途大功率可控电源，其特征在于断路器(KM)接入 35kV或I...

【专利技术属性】
技术研发人员：范瑞祥，孙旻，肖红霞，
申请(专利权)人：江西省电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]