一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，本发明专利技术实施例在风电场侧采用不控整流桥，显著降低柔性直流系统的造价和控制的复杂性，有利于多风电场的接入，只要求风电场的母线电压保持稳定即可，在电网侧可对各逆变桥进行独立控制，无需相互协调，降低控制的难度；本发明专利技术实施例在电磁兼容、高压绝缘等问题无需逆变桥承担，而转由变压器承担，便于工程实现；本发明专利技术实施例中的三相桥逆变桥和不控整流桥结构简单、技术成熟，可形成模块化按标准生产，降低制造成本。整个换流器在设计时可冗余设计，当一个模块出现故障时及时切换至备用模块，提高系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑
本专利技术涉及风电场领域，尤其涉及一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑。
技术介绍
现有的柔性直流输电换流器采用的拓扑有两种，一种是模块化多电平三相桥，一种是IGBT串联的三相桥。前者输出波形正弦度高，无需另设滤波器，但换流器需要的元件较多，控制较复杂；后者输出波形正弦度不如前者，需要另设滤波器，但换流器所需元件较少，结构紧凑，控制相对简单。虽然元器件价格已经下降很多，但是采用这两种拓扑的换流器，造价仍明显高于基于晶闸管的高压直流输电，限制了柔性直流输电在风电领域的推广应用。因此，提供一种新的柔性直流输电换流器拓扑来满足人们的需求为本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，该换流器用于±160kV直流输电系统中，适合多风电场接入，具有控制简单、造价成本较低的优点。本专利技术实施例提供了一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，包括：第一逆变单元子模块、第二逆变单元子模块、第三逆变单元子模块、第四逆变单元子模块、第一整流单元子模块、第二整流单元子模块、第三整流单元子模块、第四整流单元子模块、第一变压器、第二变压器、+160kV直流线路和-160kV直流线路；所述第一逆变单元子模块、所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块、所述第四逆变单元子模块均通过所述变压器和电网连接；所述第一整流单元子模块、所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块、所述第四整流单元子模块通过所述变压器和风电场母线连接；所述第一逆变单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块和大地连接。所述第一整流单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四整流单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块和大地连接。优选地，所述第一逆变单元子模块包括四个第一可控三相逆变桥；四个所述第一可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第一可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块包括四个第四可控三相逆变桥；四个所述第四可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第四可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述-160kV直流线路连接。优选地，所述第二逆变单元子模块包括四个第二可控三相逆变桥；四个所述第二可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第二可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述大地连接；所述第三逆变单元子模块包括四个第三可控三相逆变桥；四个所述第三可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第三可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述大地连接；优选地，所述第一整流单元子模块包括八个所述第一三相不控整流桥；八个所述第一三相不控整流桥的交流侧与所述第二变压器的10kV侧连接；八个所述第一三相不控整流桥的直流侧的10kV电容依次串联与所述+160kV直流线路连接；所述第四整流单元子模块包括八个所述第四三相不控整流桥；八个所述第四三相不控整流桥的交流侧与所述第二变压器的10kV侧连接；八个所述第四三相不控整流桥的直流侧的10kV电容依次串联与所述-160kV直流线路连接。优选地，所述第二整流单元子模块包括八个所述第二三相不控整流桥；八个所述第二三相不控整流桥的交流侧与所述所述第二变压器的10kV侧连接；八个所述第二三相不控整流桥的直流侧的10kV电容依次串联与所述大地连接；所述第三整流单元子模块包括八个所述第三三相不控整流桥；八个所述第三三相不控整流桥的交流侧与所述所述第二变压器的10kV侧连接；八个所述第三三相不控整流桥的直流侧的10kV电容依次串联与所述大地连接。优选地，所述第一变压器的35kV侧与所述电网连接。优选地，所述第二变压器的35kV侧与所述风电场母线连接。优选地，所述第一逆变单元子模块与所述第二逆变单元子模块连接；所述第二逆变单元子模块与所述第三逆变单元子模块连接；所述第三逆变单元子模块与所述第四逆变单元子模块连接。优选地，所述第一整流单元子模块与所述第二整流单元子模块连接；所述第二整流单元子模块与所述第三整流单元子模块连接；所述第三整流单元子模块与所述第四整流单元子模块连接。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，包括：第一逆变单元子模块、第二逆变单元子模块、第三逆变单元子模块、第四逆变单元子模块、第一整流单元子模块、第二整流单元子模块、第三整流单元子模块、第四整流单元子模块、第一变压器、第二变压器、+160kV直流线路和-160kV直流线路；所述第一逆变单元子模块、所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块、所述第四逆变单元子模块均通过所述变压器和电网连接；所述第一整流单元子模块、所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块、所述第四整流单元子模块通过所述变压器和风电场母线连接；所述第一逆变单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块和大地连接。所述第一整流单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四整流单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块和大地连接。本专利技术实施例提供的一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，该换流器用于±160kV直流输电系统中，适合多风电场接入，具有控制简单、造价成本较低的优点。进一步地，本专利技术实施例在风电场侧采用不控整流桥，显著降低柔性直流系统的造价和控制的复杂性，有利于多风电场的接入，只要求风电场的母线电压保持稳定即可，在电网侧可对各逆变桥进行独立控制，无需相互协调，降低控制的难度；本专利技术实施例在电磁兼容、高压绝缘等问题无需逆变桥承担，而转由变压器承担，便于工程实现；本专利技术实施例中的三相桥逆变桥和不控整流桥结构简单、技术成熟，可形成模块化按标准生产，降低制造成本。整个换流器在设计时可冗余设计，当一个模块出现故障时及时切换至备用模块，提高系统可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑的结构示意图；图2为逆变单元子模块的结构示意图；图3为可控三相逆变桥的结构示意图；图4为整流单元子模块的结构示意图；图5为不控三相整流桥的结构试图；图6为逆变单元子模块之间连接关系示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，该换流器用于±160kV直流输电系统中，适合多风电场接入，具有控制简单、造价成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，其特征在于，包括：第一逆变单元子模块、第二逆变单元子模块、第三逆变单元子模块、第四逆变单元子模块、第一整流单元子模块、第二整流单元子模块、第三整流单元子模块、第四整流单元子模块、第一变压器、第二变压器、+160kV直流线路和‑160kV直流线路；所述第一逆变单元子模块、所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块、所述第四逆变单元子模块均通过所述变压器和电网连接；所述第一整流单元子模块、所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块、所述第四整流单元子模块通过所述变压器和风电场母线连接；所述第一逆变单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块和所述‑160kV直流线路连接；所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块和大地连接。所述第一整流单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四整流单元子模块和所述‑160kV直流线路连接；所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块和大地连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，其特征在于，包括：第一逆变单元子模块、第二逆变单元子模块、第三逆变单元子模块、第四逆变单元子模块、第一整流单元子模块、第二整流单元子模块、第三整流单元子模块、第四整流单元子模块、第一变压器、第二变压器、+160kV直流线路和-160kV直流线路；所述第一逆变单元子模块、所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块、所述第四逆变单元子模块均通过所述变压器和电网连接；所述第一整流单元子模块、所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块、所述第四整流单元子模块通过所述变压器和风电场母线连接；所述第一逆变单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二逆变单元子模块、所述第三逆变单元子模块和大地连接。所述第一整流单元子模块和所述+160kV直流线路连接；所述第四整流单元子模块和所述-160kV直流线路连接；所述第二整流单元子模块、所述第三整流单元子模块和大地连接。2.根据权利要求1所述的适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，其特征在于，所述第一逆变单元子模块包括四个第一可控三相逆变桥；四个所述第一可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第一可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述+160kV直流线路连接；所述第四逆变单元子模块包括四个第四可控三相逆变桥；四个所述第四可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第四可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述-160kV直流线路连接。3.根据权利要求2所述的适用于多风电场接入并网的柔性直流换流器拓扑，其特征在于，所述第二逆变单元子模块包括四个第二可控三相逆变桥；四个所述第二可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所述第二可控三相逆变桥的直流侧的20kV电容依次串联与所述大地连接；所述第三逆变单元子模块包括四个第三可控三相逆变桥；四个所述第三可控三相逆变桥的交流侧与所述第一变压器的10kV侧连接；四个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖子龙，陈小军，宋旭东，张晓平，靳一林，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44