本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著傳輸負荷的不斷增大，高一級電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)，電磁環(huán)網(wǎng)又在不斷形成。目前通用的電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)方法是在解環(huán)點處加裝交流斷路器或?qū)嵭须娋W(wǎng)分區(qū)運行，但該方法的前提條件是電網(wǎng)已具備了開環(huán)運行的基本條件。在電磁環(huán)網(wǎng)難以開環(huán)運行但滿足安全約束的條件時，可采用將統(tǒng)一潮流控制器、移相器、相間功率控制器、可控串補等技術(shù)，通過facts裝置調(diào)整電壓相角，來消除電磁環(huán)網(wǎng)中的環(huán)流、限制短路電流，優(yōu)化高/低壓網(wǎng)絡(luò)間的功率分布，提高系統(tǒng)運行可靠性和經(jīng)濟性，但此類裝置不能從根本上解決電磁環(huán)網(wǎng)的問題。柔性環(huán)網(wǎng)控制器為背靠背柔性直流，能實現(xiàn)有功功率和無功功率的快速獨立控制；當交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，柔性直流不提供短路電流，可迅速隔離故障，且具有黑啟動功能，為解決電磁環(huán)網(wǎng)問題提供了一種選擇。

目前通用的柔性環(huán)網(wǎng)控制器拓撲為雙側(cè)帶換流變壓器對稱單極采用半橋子模塊換流器的柔性環(huán)網(wǎng)控制器，但該種拓撲結(jié)構(gòu)有兩組換流變壓器和兩組接地系統(tǒng)，占地面積較大，考慮城市電網(wǎng)的實際安裝位置及空間限制因素，難以應(yīng)用。另一種無換流變壓器對稱單極采用混合子模塊換流器的柔性環(huán)網(wǎng)控制器，雖然去除了兩組換流變壓器和接地系統(tǒng)，但是該種拓撲對換流器的對稱運行程度有嚴格的要求，一旦換流器的兩極直流電流存在運行偏差，會使柔性環(huán)網(wǎng)控制器輸出的交流電流中出現(xiàn)直流偏磁分量，導(dǎo)致直流電流注入自耦變壓器，在交流母線中形成直流環(huán)流，交流系統(tǒng)中的自耦變壓器對于長期直流偏磁的耐受能力較差，存在安全隱患。因此，需要提供一種節(jié)省了占地面積和高可靠性的柔性環(huán)網(wǎng)控制器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述控制器包括換流變壓器、第一換流器和第二換流器；所述第一換流器通過換流變壓 器接入交流系統(tǒng)，第二換流器直接接入交流系統(tǒng)；所述換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組采用星型連接，閥側(cè)繞組采用三角型連接；

所述第一換流器的每相橋臂均由半橋子模塊串聯(lián)組成；

所述第二換流器的每相橋臂由半橋子模塊和全橋子模塊串聯(lián)組成，該半橋子模塊和全橋子模塊的數(shù)量比為1：1。

優(yōu)選的，

當所述換流變壓器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，換流變壓器隔離該不對稱故障；

當所述第二換流器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，第二換流器隔離該不對稱故障。

優(yōu)選的，

當所述換流變壓器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，所述換流變壓器通過原邊側(cè)繞組和副邊側(cè)繞組進行磁耦合傳送功率，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電絕緣；

當所述第二換流器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，控制所述第二換流器輸出負電壓，實現(xiàn)第二換流器的交流電壓和交流電流的無畸變對稱輸出。

優(yōu)選的，

當直流線路發(fā)生故障時，所述換流變壓器和第二換流器承受直流故障過電壓。

優(yōu)選的，

當直流線路發(fā)生故障時，所述換流變壓器通過原邊側(cè)繞組和副邊側(cè)繞組進行磁耦合傳送功率，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電絕緣；

當直流線路發(fā)生故障時，所述第二換流器通過全橋子模塊抑制直流故障電流，使得該第二換流器輸出的直流電壓降為零，實現(xiàn)直流故障穿越或者快速閉鎖。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

1、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)省去了一組換流變壓器和一端接地系統(tǒng)，節(jié)省了柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)的占地面積，實現(xiàn)了緊湊化設(shè)計；

2、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)，利用單一側(cè)的換流變壓器，阻斷了零序電流和正常運行時直流偏磁電流的通路，提高了柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)的可靠性；

3、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)，其第二換流器采用50％全橋子模塊和50％半橋子模塊相串聯(lián)的混合橋臂結(jié)構(gòu)，在發(fā)生交流故障后，利用混合子模塊結(jié)構(gòu)的負電壓輸出能力，實現(xiàn)換流器交流電壓和電流的無畸變對稱輸出；在發(fā)生直流系統(tǒng)故障時，利用混 合子模塊結(jié)構(gòu)中的全橋子模塊抑制流過其二極管的故障電流，控制第二換流器輸出的直流電壓降為零，可以實現(xiàn)故障穿越或者快速閉鎖，隔離故障。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1：常用柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明實施例中一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明實施例中柔性環(huán)網(wǎng)控制器產(chǎn)生之久偏磁電流示意圖；

圖4：本發(fā)明實施例中無換流變壓器的直流偏磁電流通路示意圖；

圖5：本發(fā)明實施例中單側(cè)換流變阻斷直流偏磁電流通路示意圖；

圖6：本發(fā)明實施例中發(fā)生交流系統(tǒng)單相接地故障示意圖；

圖7：本發(fā)明實施例中發(fā)生直流線路正極金屬接地故障示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)的實施例如圖2所示，具體為：

本實施例中柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)包括換流變壓器、第一換流器和第二換流器。其中，

1、第一換流器

本實施例中第一換流器通過換流變壓器接入交流系統(tǒng)，且第一換流器的每相橋臂均由半橋子模塊串聯(lián)組成。

2、第二換流器

本實施例中第二換流器直接接入交流系統(tǒng)，且第二換流器的每相橋臂由半橋子模塊和全橋子模塊串聯(lián)組成，該半橋子模塊和全橋子模塊的數(shù)量比為1：1。即每相橋臂由50％全橋子模塊和50％半橋子模塊串聯(lián)組成。

3、換流變壓器

本實施例中換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組采用星型連接，閥側(cè)繞組采用三角型連接。

本發(fā)明電網(wǎng)正常運行時，換流器的兩極直流電流存在運行偏差δid，δid＝id2-id1，其中id2為負極直流電流，id1為正極直流電流。但是由于換流變壓器對于直流相當于斷路。因此不存在直流回路，不會使柔性環(huán)網(wǎng)控制器輸出的交流電流中出線直流偏磁分量，如圖3-5所示。當在電網(wǎng)發(fā)生故障時，柔性環(huán)網(wǎng)控制器的工作方式包括：

1、交流系統(tǒng)故障

如圖6所示：

①：當換流變壓器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，換流變壓器隔離該不對稱故障。

本實施例中換流變壓器通過原邊側(cè)繞組和副邊側(cè)繞組進行磁耦合傳送功率，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電絕緣。

②：當?shù)诙Q流器接入的交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，第二換流器隔離該不對稱故障。

本實施例中通過控制第二換流器輸出負電壓，實現(xiàn)第二換流器的交流電壓和交流電流的無畸變對稱輸出。

2、直流系統(tǒng)故障

如圖7所示，當直流線路發(fā)生故障時，換流變壓器和第二換流器承受直流故障過電壓。

①：當直流線路發(fā)生故障時，換流變壓器通過原邊側(cè)繞組和副邊側(cè)繞組進行磁耦合傳送功率，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電絕緣，使得直流故障不傳遞到交流側(cè)。

②：當直流線路發(fā)生故障時，第二換流器通過全橋子模塊抑制直流故障電流，使得該第二換流器輸出的直流電壓降為零，實現(xiàn)直流故障穿越或者快速閉鎖。

相比于圖1所示常用的柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)，本實施例中的柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓撲結(jié)構(gòu)去除了一組換流變壓器和接地系統(tǒng)，節(jié)省了占地面積，一方面利用單側(cè)換流變壓器和采用混合子模塊結(jié)構(gòu)換流器的設(shè)計，提高了柔性環(huán)網(wǎng)控制的可靠性。

最后應(yīng)當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。