高壓直流換流站的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓直流換流站，其包括：包括至少一個(gè)第一換流變壓器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元和包括至少一個(gè)第二換流變壓器、至少一個(gè)換相電容器和至少一個(gè)第二換流器的第二換流器單元；其中：所述至少一個(gè)第一換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸出的電能整流換流；所述至少一個(gè)第二換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng)由所述至少一個(gè)換相電容器中相應(yīng)一個(gè)輸出的電能整流換流；并且所述第一整流器單元與所述第二整流器單元串聯(lián)。通過采用上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低次諧波濾波器(11次和13次)的數(shù)量可以減少，12脈動(dòng)直流濾波器的電流額定值也可以減小。
【專利說明】局壓直流換流站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及高壓直流換流站，更具體地說，涉及高壓直流整流站或高壓直流 逆變站。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的高壓直流輸電系統(tǒng)的換流站以晶閘管構(gòu)成的6脈波（Graetz)換波橋?yàn)榛?本單元。為了減少諧波，在實(shí)際工程中通常采用兩個(gè)6脈波換流橋在直流側(cè)串聯(lián)，在交流側(cè) 通過彼此相移30°的兩個(gè)變壓器并聯(lián)：一個(gè)為Y / Y聯(lián)接，另一個(gè)為Y / Λ聯(lián)接，形成12 脈波換流器。如果要進(jìn)一步減少諧波，通常采用的方法：安裝大量的交流濾波器。這些交流 濾波器需要較大的占地，增加了換流站的總成本；此外，低次諧波濾波器（11次和13次）對(duì) 于額定交流頻率的變化更為敏感，增加了其設(shè)計(jì)難度和成本。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種高壓直流換流站，其包括：包括至少一個(gè)第 一換流變壓器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元和包括至少一個(gè)第二換流變壓器、 至少一個(gè)換相電容器和至少一個(gè)第二換流器的第二換流器單元；其中：所述至少一個(gè)第一 換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸出的電能整流換流；所述 至少一個(gè)第二換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng)由所述至 少一個(gè)換相電容器中相應(yīng)一個(gè)輸出的電能整流換流；并且所述第一整流器單元與所述第二 整流器單元串聯(lián)。
[0004] 根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種高壓直流換流站，其包括：包括至少一個(gè) 第一換流變壓器、第一換相電容器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元，和包括至少 一個(gè)第二換流變壓器、第二換相電容器和至少一個(gè)第二換流器的第二換流器單元；其中： 所述至少一個(gè)第一換流器中的一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞 組輸出的電能換流；所述至少一個(gè)第二換流器中的一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓 器的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸出的電能換流；所述至少一個(gè)第一換流器中的另一個(gè)可對(duì)從所述至 少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng)由所述第一換相電容器輸出的電能換流；所述 至少一個(gè)第二換流器中的另一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組 經(jīng)由所述第二換相電容器輸出的電能換流；并且所述第一整流器單元與所述第二整流器單 元串聯(lián)。
[0005] 通過采用上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低次諧波濾波器（11次和13次）的數(shù)量可以減少，12脈 動(dòng)直流濾波器的電流額定值也可以減小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站；
[0007] 圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站；
[0008] 圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站；和
[0009] 圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站。如圖1所示，高壓直 流換流站1包括串聯(lián)連接的第一換流器單元10和第二換流器單元11。根據(jù)不同的控制策 略，第一換流器單元10和第二換流器單元11可將交流電能整流為串聯(lián)的直流電壓；或者將 高壓直流電能逆變?yōu)閮陕啡嘟涣麟妷?。第一換流器單元10包括至少一個(gè)第一換流變壓 器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元，在當(dāng)前實(shí)施例中，第一換流器單元10包括一 個(gè)第一換流變壓器100和兩個(gè)第一換流器101、102 ;第二換流器單元11包括至少一個(gè)第二 換流變壓器、至少一個(gè)換相電容器和至少一個(gè)第二換流器，在當(dāng)前實(shí)施例中，第二換流器單 元11包括一個(gè)第二換流變壓器110、兩個(gè)換相電容器113U14和兩個(gè)第二換流器111、112。 第一換流器1〇1、1〇2可對(duì)從第一換流變壓器100的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸出的電能換流；在當(dāng) 前實(shí)施例中，第一換流器單元10包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第一換流器101、102,其分別與第 一換流變壓器100的兩個(gè)二次側(cè)繞組l〇〇a、100bY形連接和角形連接，由此從外部看，兩個(gè) 串聯(lián)的6脈波第一換流器101U02可構(gòu)成12脈波換流器。第二換流器111U12可對(duì)從第 二換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng)由換相電容器中相應(yīng)一個(gè)輸出的電能換流，在當(dāng)前實(shí)施 例中，第二換流器單元11包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器111、112,其分別通過兩個(gè)換 相電容器113U14與第二換流變壓器110的兩個(gè)二次側(cè)繞組110a、110b Y形連接和角形連 接由此從外部看，兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器111U12可構(gòu)成12脈波換流器。通過使用 12脈動(dòng)電網(wǎng)換相換流器（第一換流器單元10)和加裝換相電容器的12脈動(dòng)電容換相換流 器（第二換流器單元11)，可以在較大的運(yùn)行范圍內(nèi)形成在第一換流器單元10和第二換流 器單元11的二次側(cè)交流電壓的相移，從而實(shí)現(xiàn)高壓直流換流站1的24脈動(dòng)運(yùn)行。通過采 用上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低次諧波濾波器（11次和13次）的數(shù)量可以減少，12脈動(dòng)直流濾波器的 電流額定值也可以減小。
[0011] 第一換流器單元10可采用電網(wǎng)換相換流器（Line commutated converter, LCC), 第二換流器單元11可采用換相電容容抗值不可調(diào)或可調(diào)的電容換相換流器（capacitor commutated converter, CCC),(可變電容可以采用晶閘管控制電容器或IGBT控制串聯(lián)電 容器等方案）；第一換流變壓器100和第二換流變壓器110可分別為三繞組換流變壓器。
[0012] 換相電容器113U14的電容值根據(jù)第二換流變壓器110的二次側(cè)交流電壓與相應(yīng) 的第二換流器111U12的輸入側(cè)交流電壓之間的相移確定。當(dāng)直流功率較低時(shí)，直流電流 也將降低并且由換相電容產(chǎn)生的相移也較小。然而當(dāng)直流電流增加時(shí)，換相電容產(chǎn)生的相 移也相應(yīng)增加。這種變化趨勢(shì)與主要的交流濾波需求（11次和13次濾波）一致。通過選 擇適當(dāng)?shù)膿Q相電容值，可以在第一換流變壓器和第二換流變壓器二次側(cè)的四個(gè)輸出間，實(shí) 現(xiàn)交流電壓的相移，從而實(shí)現(xiàn)了該極變流器的24脈運(yùn)行。
[0013] 在第一換流器101，102和第二換流器111，112的交流側(cè)電壓的彼此相移近似 15°，由此構(gòu)成24脈運(yùn)行的變流器。具體來說，第一換流變壓器100的二次側(cè)繞組100a電 壓與第一換流器101交流側(cè)電壓的相移為0°，第一換流變壓器100的二次側(cè)繞組l〇〇b電 壓與第一換流器102交流側(cè)電壓的相移為30°，第二換流變壓器110的二次側(cè)繞組110a電 壓與第二換流器ill交流側(cè)電壓的相移為15°，第二換流變壓器110的二次側(cè)繞組110b電 壓與第二換流器112交流側(cè)電壓的相移為45°。
[0014] 圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站。圖1所示的高壓直 流換流站1與圖2所示的高壓直流換流站2之間的不同之處在于第一換流變壓器100由兩 個(gè)獨(dú)立的第一換流變壓器200、201替代，第二換流變壓器110由兩個(gè)獨(dú)立的第二換流變壓 器210、211替代，兩個(gè)第一換流器101U02分別與兩個(gè)第一換流變壓器200、201的二次側(cè) 繞組Y形連接和角形連接，并且兩個(gè)第二換流器111U12分別通過兩個(gè)換相電容器113U14 與兩個(gè)第二換流變壓器210、211的二次側(cè)繞組Y形連接和角形連接。其中，第一換流變壓 器200、201和第二換流變壓器210、211分別為兩繞組換流變壓器。
[0015] 圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站。如圖3所示，高壓 直流換流站3包括串聯(lián)連接的第一換流器單元30和第二換流器單元31。根據(jù)不同的控制 策略，第一換流器單元30和第二換流器單元31可將交流電能整流為串聯(lián)的直流電壓；或者 將高壓直流電能逆變?yōu)閮陕啡嘟涣麟妷骸５谝粨Q流器單元30包括至少一個(gè)第一換流變 壓器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元，在當(dāng)前實(shí)施例中，第一換流器單元30包括 一個(gè)第一換流變壓器300、一個(gè)第一換相電容器303和兩個(gè)第一換流器301、302 ;第二換流 器單元31包括至少一個(gè)第二換流變壓器、至少一個(gè)換相電容器和至少一個(gè)第二換流器，在 當(dāng)前實(shí)施例中，第二換流器單元31包括一個(gè)第二換流變壓器310、第二換相電容器313和 兩個(gè)第二換流器311、312。第一換流器301、302中的一個(gè)可對(duì)從至少一個(gè)第一換流變壓器 300的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸出的電能換流，第一換流器301、302中的另一個(gè)可對(duì)從至少一個(gè) 第一換流變壓器300的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng)由所述第一換相電容器輸出的電能換流，在當(dāng)前 實(shí)施例中，第一換流變壓器300為三繞組換流變壓器，第一換流器單元30包括兩個(gè)串聯(lián)的 6脈波第一換流器301、302,其中第一換流器301與第一換流變壓器300的一個(gè)二次側(cè)繞組 300aY形連接，第一換流器302通過第一換相電容器303與第一換流變壓器的另一個(gè)二次側(cè) 繞組300bY形連接。第二換流器311可對(duì)從至少一個(gè)第二換流變壓器310的相應(yīng)二次側(cè)繞 組輸出的電能換流；第二換流器312可對(duì)從至少一個(gè)第二換流變壓器310的相應(yīng)二次側(cè)繞 組經(jīng)由第二換相電容器313輸出的電能換流，在當(dāng)前實(shí)施例中，第二換流變壓器310為三繞 組換流變壓器，第二換流器單元31包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器311、312,第二換流器 311與第二換流變壓器310的一個(gè)二次側(cè)繞組310a角形連接，第二換流器312通過第二換 相電容器313與第二換流變壓器310的另一個(gè)二次側(cè)繞組310b角形連接。
[0016] 換相電容器的電容值可以是不可調(diào)或者可調(diào)，其可以采用晶閘管控制電容器或 IGBT控制串聯(lián)電容器等方案。
[0017] 第一換相電容器303和第二換相電容器313的電容值分別根據(jù)第一換流變壓器 300和第二換流變壓器310的二次側(cè)交流電壓與相應(yīng)的第一換流器302和第二換流器312 的輸入側(cè)交流電壓之間的相移確定。當(dāng)直流功率較低時(shí)，直流電流也將降低并且由換相電 容產(chǎn)生的相移也較小。然而當(dāng)直流電流增加時(shí)，換相電容產(chǎn)生的相移也相應(yīng)增加。這種變 化趨勢(shì)與主要的交流濾波需求（11次和13次濾波）一致。通過選擇適當(dāng)?shù)膿Q相電容值，或 者根據(jù)交流電網(wǎng)的電壓調(diào)整換相電容值，可以在第一換流器單元和第二換流器單元二次側(cè) 的四個(gè)輸出間，實(shí)現(xiàn)交流電壓的相移，從而實(shí)現(xiàn)了該極的24脈動(dòng)操作。
[0018] 第一換流器301，302和第二換流器311，312的交流側(cè)電壓之間彼此相移為15°， 由此構(gòu)成24脈運(yùn)行的變流器。具體來說，第一換流變壓器300的二次側(cè)繞組300a電壓與 第一換流器301交流側(cè)電壓的相移為0°，第一換流變壓器300的二次側(cè)繞組300b電壓與 第一換流器302交流側(cè)電壓的相移為15°，第二換流變壓器310的二次側(cè)繞組310a電壓與 第二換流器311交流側(cè)電壓的相移為30°，第二換流變壓器310的二次側(cè)繞組310b電壓與 第二換流器312交流側(cè)電壓的相移為45°。
[0019] 圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的高壓直流換流站。圖3所示的高壓直 流換流站3與圖4所示的高壓直流換流站4之間的不同之處在于第一換流變壓器300由兩 個(gè)獨(dú)立的第一換流變壓器400、401替代，第二換流變壓器310由兩個(gè)獨(dú)立的第二換流變壓 器410、411替代，第一換流器301與第一換流變壓器400的二次側(cè)繞組Y形連接，第一換流 器302通過第一換相電容器303與第一換流變壓器401的二次側(cè)繞組Y形連接；第二換流 器311與第二換流變壓器410的二次側(cè)繞組角形連接，第二換流器312通過第二換相電容 器313與第二換流變壓器411的二次側(cè)繞組角形連接。
[0020] 雖然已參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況 下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種高壓直流換流站，其特征在于包括： 包括至少一個(gè)第一換流變壓器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器單元；和 包括至少一個(gè)第二換流變壓器、至少一個(gè)換相電容器和至少一個(gè)第二換流器的第二換 流器單元； 其中： 所述至少一個(gè)第一換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組輸 出的電能換流； 所述至少一個(gè)第二換流器可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二次側(cè)繞組經(jīng) 由所述至少一個(gè)換相電容器中相應(yīng)一個(gè)輸出的電能換流；并且 第一整流器單元與第二整流器單元串聯(lián)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述至少一個(gè)換相電容器的電容值可調(diào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述換流為逆變或整流。
4. 如權(quán)利要求1所述的高壓直流換流站，其特征在于包括： 兩個(gè)換相電容器； 一個(gè)第一換流變壓器； 一個(gè)第二換流變壓器； 其中： 所述第一換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第一換流器，其分別與所述第一換流變壓 器的兩個(gè)二次側(cè)繞組Y形連接和角形連接； 所述第二換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器，其分別通過所述兩個(gè)換相電 容器與所述第二換流變壓器的兩個(gè)二次側(cè)繞組Y形連接和角形連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的高壓直流換流站，其特征在于包括： 兩個(gè)換相電容器； 兩個(gè)第一換流變壓器； 兩個(gè)第二換流變壓器； 其中： 所述第一換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第一換流器，其分別與所述兩個(gè)第一換流 變壓器的二次側(cè)繞組Y形連接和角形連接； 所述第二換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器，其分別通過所述兩個(gè)換相電 容器與所述兩個(gè)第二換流變壓器的二次側(cè)繞組Y形連接和角形連接。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述換相電容器的電容值根據(jù)所述第二換流變壓器的二次側(cè)交流電壓與相應(yīng)的所述 第二換流器的輸入側(cè)交流電壓之間的相移確定。
7. 如權(quán)利要求6所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述相移為15度。
8. -種高壓直流換流站，其特征在于包括： 包括至少一個(gè)第一換流變壓器、第一換相電容器和至少一個(gè)第一換流器的第一換流器 單元；和 包括至少一個(gè)第二換流變壓器、第二換相電容器和至少一個(gè)第二換流器的第二換流器 單元； 其中： 所述至少一個(gè)第一換流器中的一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二次 側(cè)繞組輸出的電能換流； 所述至少一個(gè)第二換流器中的一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二次 側(cè)繞組輸出的電能換流； 所述至少一個(gè)第一換流器中的另一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第一換流變壓器的相應(yīng)二 次側(cè)繞組經(jīng)由所述第一換相電容器輸出的電能換流； 所述至少一個(gè)第二換流器中的另一個(gè)可對(duì)從所述至少一個(gè)第二換流變壓器的相應(yīng)二 次側(cè)繞組經(jīng)由所述第二換相電容器輸出的電能換流；并且 第一整流器單元與第二整流器單元串聯(lián)。
9. 如權(quán)利要求8所述的高壓直流換流站，其特征在于包括： 一個(gè)第一換流變壓器； 一個(gè)第二換流變壓器； 其中： 所述第一換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第一換流器，其中一個(gè)與所述第一換流 變壓器的一個(gè)二次側(cè)繞組Y形連接，其中另一個(gè)通過所述第一換相電容器與所述第一換流 變壓器的另一個(gè)二次側(cè)繞組Y形連接； 所述第二換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器，其中一個(gè)與所述第二換流變 壓器的一個(gè)二次側(cè)繞組角形連接，其中另一個(gè)通過所述第二換相電容器與所述第二換流變 壓器的另一個(gè)二次側(cè)繞組角形連接。
10. 如權(quán)利要求1所述的高壓直流換流站，其特征在于包括： 兩個(gè)第一換流變壓器； 兩個(gè)第二換流變壓器； 其中： 所述第一換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第一換流器，其中一個(gè)與所述兩個(gè)第一換 流變壓器中的一個(gè)的二次側(cè)繞組Y形連接，其中另一個(gè)通過所述第一換相電容器與所述兩 個(gè)第一換流變壓器的另一個(gè)的二次側(cè)繞組Y形連接； 所述第二換流器單元包括兩個(gè)串聯(lián)的6脈波第二換流器，其中一個(gè)與所述兩個(gè)第二換 流變壓器的一個(gè)的二次側(cè)繞組角形連接，其中另一個(gè)通過所述第二換相電容器與所述兩個(gè) 第二換流變壓器的另一個(gè)的二次側(cè)繞組角形連接。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述第一換相電容器的電容值根據(jù)所述第一換流變壓器的二次側(cè)交流電壓與相應(yīng)的 所述第一換流器的輸入側(cè)交流電壓之間的相移確定；并且 所述第二換相電容器的電容值根據(jù)所述第二換流變壓器的二次側(cè)交流電壓與相應(yīng)的 所述第二換流器的輸入側(cè)交流電壓之間的相移確定。
12. 如權(quán)利要求11所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述相移為15度。
13. 如權(quán)利要求8所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述至少一個(gè)換相電容器的電容值可調(diào)。
14. 如權(quán)利要求8所述的高壓直流換流站，其特征在于： 所述換流為逆變或整流。
【文檔編號(hào)】H02M7/19GK203840226SQ201420164821
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】馬茨·安德森, 楊曉波, 蔡蓉, 楊超 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司