一种多端口直流变电站拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多端口直流变电站拓扑结构。该拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成；每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，端口逆变模块由四个单向导通双向截止的开关构成，可以实现端口能量的双向流动；能量传递单元为电感，在整个工作过程中电感电流方向始终不变；断路器可以实现零电流切除故障端口。本发明专利技术的多端口直流变电站可以连接不同类型和多电压等级的高压直流输电线路，可以实现直流潮流的集中控制，同时能在不影响其他端直流输电系统正常工作的情况下切除故障端。在实际应用中可以根据需要增加或减少端口数目，具有很高的灵活性。本发明专利技术的多端口直流变电站拓扑结构适用于多端高压直流输电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多端口直流变换器领域，特别涉及一种可应用于多端高压直流输电系统的直流变电站拓扑结构。
技术介绍
直流输电在可再生能源接入电力系统时具备较传统交流输电更为显著的优势。多端直流较传统直流又具有降低设备成本、维护成本等特点。与此同时，多端直流系统也存在一些亟待解决的问题:1)现有直流断路器动作时间通常持续数个毫秒，考虑到直流系统中不存在电抗等交流系统中的限流元件，相应故障将波及整个系统；2)现有直流系统多是分期建成点对点直流线路，之后通过互联形成多端直流网。如何联接不同电压等级的直流线路并实现潮流的调配也成为多端直流系统的关键。多入多出直流变电站是用于多端直流系统，具有故障隔离、潮流翻转与分配，并具备电压调节能力的变换器系统。可见，直流变电站在多端直流系统中占有十分重要的地位。
技术实现思路
针对上述需求，本专利技术提出一种多端口直流变电站拓扑结构，可以联接不同电压等级的直流线路并实现潮流的调配，适用于多端高压直流输电系统。本专利技术的技术方案如下:一种多端口直流变电站拓扑结构，所述拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成；每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，能量传递单元为电感。其进一步的技术方案为:所述端口逆变模块由四个单向导通双向截止的开关构成，可以实现端口能量的双向流动；所述开关使用IGBT串联二极管的结构，或者反向阻断型的IGBT。其进一步的技术方案为:所述能量传递单元为电感，并具有能量输入端口和能量输出端口 ；正常工作时能量输入端口将能量依次传递到电感中，此后电感再依次将能量传递到能量输出端口，在整个工作过程中电感电流方向始终不变。其进一步的技术方案为:所述端口电路如果某一条发生永久性故障，可以断开所述故障端口的断路器，从而不影响其他端口的工作。其进一步的技术方案为:所述断路器上电流在一个周期中有一段时间电流为零，可以实现断路器上零电流切除故障端口。其进一步的技术方案为:所述端口有两种工作方式，端口向变电站输送能量和端口从变电站吸收能量。本专利技术的有益技术效果是:本专利技术的多端口直流变电站可以实现直流潮流的集中控制，同时能在不影响其他端直流输电系统正常工作的情况下切除故障端。在实际应用中可以根据需要增加或减少端口数目，具有很高的灵活性。【附图说明】图1是本专利技术的多端口直流变电站拓扑结构图。图2是多端口直流变电站端口电路与能量传递单元连接的结构图。图3是端口模块向直流变电站输送能量的模态图。图4是端口模块从直流变电站吸收能量的模态图。图5是所举实施例的四端口直流变电站正常工作时的主要波形。图6是所举实施例的四端口直流变电站切除端口 I后的工作波形。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做进一步说明。本专利技术提出一种多端口直流变电站拓扑结构。该拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成。其中每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，能量传递单元为电感。端口逆变模块可以实现端口能量的双向流动，由四个单向导通双向截止的开关构成，开关可以使用IGBT串联二极管的结构，也可以使用反向阻断型的IGBT。能量传递单元为电感，并具有能量输入端口和能量输出端口，正常工作时能量输入端口将能量依次传递到电感中，此后电感再依次将能量传递到能量输出端口，在整个工作过程中电感电流方向始终是不变的。端口电路如果某一条发生永久性故障，可以断开所述故障端口的断路器，从而不影响其他端口的工作。断路器上电流在一个周期中有一段时间电流为零，可以实现断路器上零电流切除故障端口。以四端口直流变电站为例，详细拓扑结构如图1所示，包括端口 I?端口 4，每个端口的端口电路均以图2所示的方式与能量传递单元-电感Lr连接。图1中，开关管Sll?S14构成端口 I的端口逆变模块，开关管SCll?SC12构成端口 I的断路器；开关管S21?S24构成端口 2的端口逆变模块，开关管SC21?SC22构成端口 2的断路器；开关管S31?S34构成端口 3的端口逆变模块，开关管SC31?SC32构成端口 3的断路器；开关管S41?S44构成端口 4的端口逆变模块，开关管SC41?SC42构成端口 4的断路器。端口逆变模块的开关可导通方向为图2箭头所指方向。在本实施例中，端口 I和端口 2向直流变电站传递能量，其端口工作模态如图3所示；端口 3和端口 4从直流变电站吸收能量，其端口工作模态如图4所示。如图3所示，当端口向直流变电站输送能量时，开关管S2和开关管S3导通，电流依次通过开关管S2、电感Lr、开关管S3形成回路；如图4所示，当端口从直流变电站吸收能量时，开关管SI和开关管S4导通，电流依次通过开关管S1、电感Lr、开关管S4形成回路。本实施例中，端口 I的电压值为100kV，端口 2的电压值为50kV，端口 3的电压值为30kV，端口 4的电压值为130kV，仿真波形如图5所示。从图5可以看出电感电流波形分为四个阶段，分别对应四个端口参与工作的模态。仿真还模拟了端口 I发生短路故障切除后的工作状况，图6给出了端口 I切除后的工作波形，在一个周期中电感电流的波形分成三段，分别对应剩下的三个端口参与能量传递的过程。以上所述的仅是本专利技术的优选实施方式，本专利技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本专利技术的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.一种多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成；每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，能量传递单元为电感。2.根据权利要求1所述的多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述端口逆变模块由四个单向导通双向截止的开关构成，可以实现端口能量的双向流动；所述开关使用IGBT串联二极管的结构，或者反向阻断型的IGBT。3.根据权利要求1所述的多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述能量传递单元为电感，并具有能量输入端口和能量输出端口 ；正常工作时能量输入端口将能量依次传递到电感中，此后电感再依次将能量传递到能量输出端口，在整个工作过程中电感电流方向始终不变。4.根据权利要求1所述的多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述端口电路如果某一条发生永久性故障，可以断开所述故障端口的断路器，从而不影响其他端口的工作。5.根据权利要求1所述的多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述断路器上电流在一个周期中有一段时间电流为零，可以实现断路器上零电流切除故障端口。6.根据权利要求1所述的多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于:所述端口有两种工作方式，端口向变电站输送能量和端口从变电站吸收能量。【专利摘要】本专利技术公开了一种多端口直流变电站拓扑结构。该拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成；每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，端口逆变模块由四个单向导通双向截止的开关构成，可以实现端口能量的双向流动；能量传递单元为电感，在整个工作过程中电感电流方向始终不变；断路器可以实现零电流切除故障端口。本专利技术的多端口直流变电站可以连接不同类型和多电压等级的高压直流输电线路，可以实现直流潮流的集中控制，同时能在不影响其他端直流输电系统正常工作的情况下切除故障端。在实际应用中可以根据需要增加或减少端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端口直流变电站拓扑结构，其特征在于：所述拓扑结构由多个端口电路和一个能量传递单元组成；每个端口电路包括端口逆变模块和断路器，能量传递单元为电感。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，陈武，吴小刚，吴鸿亮，朱青山，
申请(专利权)人：无锡中汇汽车电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32