一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大功率柔性VSC變換和直流變壓技術(shù)，是一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置“母線潮流控制器”。
【背景技術(shù)】
[0002]未來(lái)配電網(wǎng)將是廣泛互聯(lián)、高度智能、開(kāi)放互動(dòng)的“能源互聯(lián)網(wǎng)”的主要載體，可以實(shí)現(xiàn)在廣域范圍內(nèi)能源生產(chǎn)、傳輸、配送、轉(zhuǎn)換、消耗的優(yōu)化。除了承擔(dān)電能的配送任務(wù)之夕卜，未來(lái)配電網(wǎng)還需要實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)能源的交換和分配，并滿足分布式電源接入及消納的需求。
[0003]現(xiàn)有的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是依賴于傳統(tǒng)上級(jí)交流電網(wǎng)進(jìn)行電力相互傳輸與調(diào)節(jié)，而交流電網(wǎng)傳輸能力取決于系統(tǒng)運(yùn)行方式，特別是含有高滲透率風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電以及大量電動(dòng)汽車的局部配電網(wǎng)將很難實(shí)現(xiàn)功率柔性調(diào)節(jié)。相比之下直流配電網(wǎng)可有效地提高供電容量與電能質(zhì)量，快速獨(dú)立地控制有功功率，接入可再生能源靈活、便捷等。因此，未來(lái)配電網(wǎng)廣泛互聯(lián)將實(shí)現(xiàn)交流配電網(wǎng)、直流配電網(wǎng)及交直流混合配電網(wǎng)的不同電壓等級(jí)互聯(lián)，以傳統(tǒng)交流為網(wǎng)絡(luò)支撐通過(guò)直流來(lái)實(shí)現(xiàn)功率柔性調(diào)節(jié)，來(lái)協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源之間的矛盾。
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于多電壓等級(jí)交直流混合型配電網(wǎng)互聯(lián)應(yīng)用的母線潮流控制器(BPFC)。該母線潮流控制器將作為交直流混合型柔性電網(wǎng)互聯(lián)的關(guān)鍵支撐設(shè)備，突破目前傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，滿足了未來(lái)交直流混合型智能配電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展需求，同時(shí)與通信技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)造一種全新的多層次交直流混合型配電網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多層次分布式新能源互聯(lián)互通。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器。包括基于LCL-MMC的H-VSC變換器及L-VSC變換器和基于MMC及中頻隔離的多相型直流變壓器；
[0006]所述H-VSC變換器包括高壓側(cè)LCL電路和高壓側(cè)VSC變換電路；
[0007]所述L-VSC變換器包括低壓側(cè)LCL電路和低壓側(cè)VSC變換電路；
[0008]所述直流變壓器包括高壓側(cè)H-VSC變換電路、低壓側(cè)L-VSC變換電路和中頻交流變壓器組；
[0009]所述高壓側(cè)VSC變換電路交流側(cè)通過(guò)串聯(lián)高壓側(cè)LCL電路后，并聯(lián)接入高壓側(cè)交流母線；所述高壓側(cè)VSC變換電路直流側(cè)并聯(lián)接入高壓側(cè)直流母線；
[0010]所述低壓側(cè)VSC變換電路交流側(cè)通過(guò)串聯(lián)低壓側(cè)LCL電路后，并聯(lián)接入低壓側(cè)交流母線；所述低壓側(cè)VSC變換電路直流側(cè)并聯(lián)接入低壓側(cè)直流母線；
[0011]所述高壓側(cè)H-VSC變換電路交流側(cè)串聯(lián)中頻交流變壓器組，直流側(cè)串聯(lián)接高壓側(cè)直流母線；
[0012]所述低壓側(cè)L-VSC變換電路交流側(cè)串聯(lián)中頻交流變壓器組，直流側(cè)串聯(lián)接低壓側(cè)直流母線。
[0013]進(jìn)一步地，高壓側(cè)LCL電路由三相六個(gè)電感和三個(gè)電容構(gòu)成，每相由兩個(gè)電感和一個(gè)電容；每相中的兩個(gè)電感串聯(lián)，在兩個(gè)電感中間并聯(lián)一個(gè)電容，三個(gè)電容星型連接；高壓側(cè)LCL電路中的電感分別與高壓交流母線三相連接，高壓側(cè)LCL電路中的電感分別與高壓側(cè)VSC變換電路三相換流裝置的上下橋臂中點(diǎn)連接。
[0014]進(jìn)一步地，高壓側(cè)VSC變換電路由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和115個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；所述一相變換電路子模塊級(jí)聯(lián)后通過(guò)電抗器與另一橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與所述LCL電路連接，這一相的另兩端與高壓側(cè)直流母線連接；所述三相換流裝置整體并聯(lián)。
[0015]進(jìn)一步地，變換電路由η (η為偶數(shù))相2η個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和118個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊，每?jī)上?個(gè)橋臂為一組，共η/2組；所述子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與另一橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與中頻交流變壓器組中變壓器相連，另一端與低壓側(cè)直流母線相連。
[0016]進(jìn)一步地，中頻交流變壓器組由m個(gè)相同的變壓器構(gòu)成，m個(gè)變壓器并聯(lián)運(yùn)行(m =η/2,η為變換電路的相數(shù))；所述中頻交流變壓器組中變壓器一次側(cè)連接高壓側(cè)H-VSC變換電路，二次側(cè)連接低壓側(cè)L-VSC變換電路。
[0017]進(jìn)一步地，低壓側(cè)L-VSC變換電路，與所述高壓側(cè)H-VSC變換電路的結(jié)構(gòu)相同，由η (η為偶數(shù))相2η個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和η9個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊，每?jī)上?個(gè)橋臂為一組，共η/2組；所述子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與另一橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與中頻交流變壓器組中變壓器相連，另一端與低壓側(cè)直流母線相連。
[0018]進(jìn)一步地，低壓側(cè)VSC變換電路與高壓側(cè)VSC變換電路結(jié)構(gòu)相同，由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和η7個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；所述一相變換電路子模塊級(jí)聯(lián)后通過(guò)電抗器與另一橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與所述低壓側(cè)LCL電路連接，這一相的另兩端與低壓側(cè)直流母線連接；所述三相換流裝置整體并聯(lián)。
[0019]進(jìn)一步地，低壓側(cè)LCL電路結(jié)構(gòu)與高壓側(cè)LCL電路結(jié)構(gòu)相同，由三相六個(gè)電感和三個(gè)電容構(gòu)成，每相由兩個(gè)電感和一個(gè)電容；每相中的兩個(gè)電感串聯(lián)，在兩個(gè)電感中間并聯(lián)一個(gè)電容，三個(gè)電容星型連接；低壓側(cè)LCL電路中的電感分別與低壓側(cè)交流母線三相連接，低壓側(cè)LCL電路中的電感分別與低壓側(cè)VSC變換電路三相變換裝置的上下橋臂中點(diǎn)連接。
[0020]進(jìn)一步地，所述子模塊包括半橋型和全橋型；所述半橋型子模塊由I個(gè)橋臂和I個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成；所述全橋型子模塊由2個(gè)橋臂和I個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成；所述橋臂包括2個(gè)串聯(lián)IGBT模塊，每個(gè)IGBT模塊包括I個(gè)IGBT和I個(gè)反向并聯(lián)的二極管。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明提供的一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是本發(fā)明提供的一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖；
[0023]圖3是本發(fā)明提供的一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器中MMC的半橋型子模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖4是本發(fā)明提供的一種新型智能配電網(wǎng)變電裝置母線潮流控制器中MMC的全橋型子模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]參閱圖1所示，其為本發(fā)明基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。包括基于LCL-MMC的H-VSC變換器(I)及L-VSC變換器(2)和基于MMC及中頻隔離的多相型直流變壓器(3) ;H_VSC變換器(I)交流側(cè)接入高壓側(cè)交流母線，直流側(cè)并聯(lián)接入高壓側(cè)直流母線；L-VSC變換器(2)交流側(cè)接入低壓側(cè)交流母線，直流側(cè)并聯(lián)接入低壓側(cè)直流母線；直流變壓器(3)包括高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)、低壓側(cè)L-VSC變換電路(9)和中頻交流變壓器組(10);高壓側(cè)H-VSC變換電路
(8)交流側(cè)串聯(lián)中頻交流變壓器組(10)，直流側(cè)并聯(lián)接高壓側(cè)直流母線；低壓側(cè)L-VSC變換電路(9)交流側(cè)串聯(lián)中頻交流變壓器組(10)，直流側(cè)并聯(lián)接低壓側(cè)直流母線。
[0027]參閱圖2所示，其為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖。所述H-VSC變換器(I)、L-VSC變換器(2)、高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)、低壓側(cè)L-VSC變換電路(9)均基于MMC子模塊構(gòu)建，MMC子模塊包括半橋型和全橋型。
[0028]高壓側(cè)LCL電路⑷由三相六個(gè)電感和三個(gè)電容構(gòu)成，每相由兩個(gè)電感和一個(gè)電容；每相中的兩個(gè)電感串聯(lián)，在兩個(gè)電感中間并聯(lián)一個(gè)電容，三個(gè)電容星型連接；高壓側(cè)LCL電路(4)中的電感1、2、3分別與高壓交流母線三相連接，電路(4)中的電感4、5、6分別與高壓側(cè)MMC-VSC變換電路(5)三相換流裝置的上下橋臂中點(diǎn)連接；
[0029]高壓側(cè)MMC-VSC變換電路(5)由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和n5個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；所述子模塊級(jí)聯(lián)后通過(guò)電抗器與所述高壓側(cè)LCL電路(4)連接；具體的，子模塊的引出端I和2，依次與前后的模塊級(jí)聯(lián)，再與一個(gè)電抗器串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂，上下兩個(gè)橋臂串聯(lián)，構(gòu)成I相換流電路，3相換流電路整體并聯(lián)，并引出高壓側(cè)MMC-VSC變換電路(5)與高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)引出的高壓直流母線連接；上下橋臂中點(diǎn)接入高壓側(cè)LCL電路⑷中；
[0030]高壓側(cè)H-VSC變換電路⑶由n(n為偶數(shù))相2n個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括一個(gè)電抗器和n8個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊；把η相電路分為η/2組，每組由兩相且有4個(gè)橋臂構(gòu)成，例如第I橋臂與第I’橋臂構(gòu)成一相，第2橋臂與第2’橋臂構(gòu)成一相，這兩相換流電路并聯(lián)，并聯(lián)引出線作為高壓側(cè)直流母線，兩相構(gòu)成一組與中頻交流變壓器組(10)中的第I個(gè)變壓器連接；高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)中η/2組的電路連接方式都如上所述。具體的一組中兩相，一相為第I橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與第I’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與中頻交流變壓器組(10)中變壓器I的I線相連，這一相另兩端與高壓側(cè)直流母線相連；另一相為第2橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與第2’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與中頻交流變壓器組(10)中變壓器I中2線相連；這一相另兩端與高壓側(cè)直流母線相連。η/2組電路連接相同，到第η/2組中兩相連接時(shí)，一相為第η_1橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與第(η-1)’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與中頻交流變壓器組(10)中變壓器m中η-1線相連，這一相另兩端與高壓側(cè)直流母線相連；另一相為第η橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后一端通過(guò)電抗器與第η’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接再與高壓側(cè)LCL電路(4)中變壓器m中η線相連，這一相另兩端與高壓側(cè)直流母線相連；
[0031]中頻交流變壓器組(10)由m個(gè)相同的變壓器構(gòu)成，m個(gè)變壓器并聯(lián)運(yùn)行(m =η/2, η為高壓側(cè)H-VSC變換電路⑶的相數(shù))。具體連接為變壓器I左端第I條線與高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)第I橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器和第I’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接，變壓器I左端第2條線與高壓側(cè)H-VSC變換電路(8)第2橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器和第2’橋臂子模塊級(jí)聯(lián)后的電抗器連接；變