一種基于dc/ac變換器的直流變壓控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于高壓大容量直流電網(wǎng)或者多端直流系統(tǒng)的直流變壓控制器，具體涉及一種基于DC/AC變換器的直流變壓控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]大容量高壓直流輸電(簡(jiǎn)稱HVDC)技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)十分成熟，大量的HVDC工程已經(jīng)投運(yùn)，投運(yùn)的這些直流工程有可能未來是直流電網(wǎng)(網(wǎng)狀直流系統(tǒng))或者多端直流系統(tǒng)(具有3個(gè)及以上輸入或輸出端的直流系統(tǒng))的一部分。針對(duì)不同的輸電和配電需求未來的直流電網(wǎng)會(huì)有不同的直流電壓等級(jí)，但是適用于HVDC的大容量直流變壓器目前還處于研宄階段，尚無可用的產(chǎn)品。
[0003]目前已見報(bào)道的直流變壓器主要有兩種實(shí)施方式:
[0004]一種是不依賴交流系統(tǒng)將一種電壓等級(jí)的直流電變成另一種電壓等級(jí)的直流電的直流變壓器，這種類型的直流變壓器大體可分兩類，一類是直流電壓的直接變換(例如斬波電路)，另一類是先將直流電變換為交流電再將交流電變?yōu)橹绷麟?；另一種是依賴交流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)直流電壓等級(jí)變換直流變壓器；其中，依賴交流系統(tǒng)的直流變壓器大體可分兩種，一種是單閥組結(jié)構(gòu)的直流變壓器，另一種是雙閥組結(jié)構(gòu)的直流變壓器。
[0005]單閥組結(jié)構(gòu)直流變壓器高壓端接入高壓直流電網(wǎng)，低壓端接入低壓直流電網(wǎng)。單閥組結(jié)構(gòu)采用半控器件或全控器件，所述半控器件為晶閘管，所述全控器件為IGBT、IGCT、GTO等電力電子器件；雙閥組結(jié)構(gòu)的直流變壓器高壓閥組單元和低壓閥組單元串聯(lián)，高壓閥組的高壓端和低壓閥組的低壓端分別連接高壓直流電網(wǎng)和接地極線路。高壓閥組單元的低壓端和低壓閥組單元的高壓端連接，并同時(shí)接入低壓直流電網(wǎng)，雙閥組結(jié)構(gòu)采用半控器件或全控器件，所述半控器件為晶閘管，所述全控器件為IGBT、IGCT、GTO等電力電子器件。
[0006]基于斬波方式的直流變壓器一般用于低電壓小容量系統(tǒng)中，目前在大容量高壓直流輸電領(lǐng)域還沒有應(yīng)用；基于直流-交流-直流的直流變壓方式相當(dāng)于同時(shí)建設(shè)了整流站和逆變站，建設(shè)成本高，并且目前沒有適用于高壓大容量直流電網(wǎng)的產(chǎn)品；而依賴交流系統(tǒng)的直流變壓器理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高壓大容量的直流變壓變換，但是無法將高壓端/低壓端的直流功率完全輸送到低壓端/高壓端，部分直流功率送入或者取自交流電網(wǎng)，高壓端/低壓端/交流側(cè)功率分配取決于直流變壓器高壓端/低壓端的電壓比。也就是說該變壓器雖然實(shí)現(xiàn)了直流電壓等級(jí)的變換，但是功率輸送方式極其不靈活。
[0007]因此，需要提供一種改進(jìn)的直流變壓器，以使之除了簡(jiǎn)單易行和適用于高壓大容量直流電網(wǎng)外，還能夠?qū)崿F(xiàn)交直流功率的靈活控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于DC/AC變換器的直流變壓控制器，所述直流變壓控制器由兩個(gè)DC/AC變換器構(gòu)成，其中一個(gè)為配合站，另外一個(gè)為變壓站，所述配合站的直流端和交流端分別與所述變壓站的直流端和交流端連接，所述交流端接至交流系統(tǒng)。
[0009]優(yōu)選地，所述變壓站的高壓側(cè)與高壓直流電網(wǎng)連接，所述變壓站的低壓側(cè)與低壓直流電網(wǎng)連接，所述變壓站的交流側(cè)與所述交流系統(tǒng)連接。
[0010]優(yōu)選地，所述配合站的高壓側(cè)與高壓直流電網(wǎng)連接，低壓側(cè)接地，交流側(cè)連接交流系統(tǒng)。
[0011]優(yōu)選地，所述配合站的高壓側(cè)與低壓直流電網(wǎng)連接，低壓側(cè)接地，所述變壓站的交流側(cè)與交流系統(tǒng)連接。
[0012]優(yōu)選地，所述直流變壓控制器根據(jù)所述直流側(cè)功率方向的不同主要有四種工作模式:低壓端向高壓端的送電模式、高壓端向低壓端的送電模式、交流側(cè)向直流側(cè)的送電模式、直流側(cè)向交流側(cè)的送電模式。
[0013]優(yōu)選地，在所述低壓端向高壓端送電模式下，所述直流變壓控制器將所述低壓側(cè)的直流功率傳輸?shù)剿龈邏簜?cè)，直流變壓控制器與其連接的所述交流系統(tǒng)無需交換有功功率，可向所述交流系統(tǒng)送電，以及吸收所述交流系統(tǒng)的功率。
[0014]優(yōu)選地，在所述高壓端向低壓端送電模式下，所述直流變壓控制器將高壓側(cè)的直流功率傳輸?shù)降蛪簜?cè)，直流變壓控制器與其連接交流系統(tǒng)無需交換有功功率，可向所述交流系統(tǒng)送電，以及吸收所述交流系統(tǒng)功率。
[0015]優(yōu)選地，在所述交流側(cè)向直流側(cè)送電模式下，所述直流變壓控制器將其所連接交流系統(tǒng)的有功功率按照預(yù)設(shè)的比例分送到所述高壓側(cè)和所述低壓側(cè)。
[0016]優(yōu)選地，在所述直流側(cè)向交流側(cè)送電模式下，直流變壓控制器從其高壓側(cè)和低壓側(cè)按照預(yù)設(shè)的比例吸取直流功率送到其所連接的交流系統(tǒng)。
[0017]和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明提出的一種基于DC/AC變換器的直流變壓控制器，適用于高壓大容量直流電網(wǎng)或者多端直流系統(tǒng)，依托現(xiàn)已成熟的高壓直流輸電技術(shù)，引入交流系統(tǒng)，通過電力電子器件構(gòu)建整流或者逆變器的方式實(shí)現(xiàn)直流電壓變換，而整流和逆變器技術(shù)已經(jīng)有了大量的工程應(yīng)用，所以本發(fā)明所提方案實(shí)現(xiàn)大容量直流電壓變換不存在技術(shù)障礙。并且該發(fā)明突破了傳統(tǒng)概念變壓器無法控制功率潮流的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了潮流完全可控的直流變壓控制器。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1為本發(fā)明直流變壓控制器在交直流電網(wǎng)中的位置圖；
[0021]圖2為本發(fā)明高壓直流電網(wǎng)換流站作為配合站的直流變壓控制器；
[0022]圖3為本發(fā)明低壓直流電網(wǎng)換流站作為配合站的直流變壓控制器；
[0023]圖4a為本發(fā)明直流變壓控制器高壓端直流電壓波形；
[0024]圖4b為本發(fā)明直流變壓控制器低壓端直流電壓波形；
[0025]圖4c為本發(fā)明直流變壓控制器高壓/低壓端直流功率波形；
[0026]圖4d為本發(fā)明直流變壓控制器交流側(cè)向變壓器送入功率波形。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]為了徹底了解本發(fā)明實(shí)施例，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0029]本發(fā)明提出一種直流變壓控制器，該變壓控制器除了具有簡(jiǎn)單易行和適用于高壓大容量直流電網(wǎng)特性外，還能夠?qū)崿F(xiàn)交直流功率的靈活控制，如圖1所示，圖1為本發(fā)明直流變壓控制器在交直流電網(wǎng)中的位置圖。該直流變壓控制器可以靈活控制P1、P2、P3的功率大小和方向，在直流電網(wǎng)中該變壓控制器除了具有直流電壓等級(jí)變換功能和直流電網(wǎng)高/低壓側(cè)功率雙向傳輸功能外，還可以調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)的交換功率，特別適合于新能源并網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，例如交流系統(tǒng)為風(fēng)電場(chǎng)，該變壓控制器可以隨風(fēng)電功率波動(dòng)調(diào)整交直流系統(tǒng)交換功率，甚至可以將風(fēng)電功率按照預(yù)設(shè)的比例在高/低壓直流電網(wǎng)間分配，在低風(fēng)力的條件下，該變壓控制器可以按照預(yù)設(shè)功率比例從高/低壓直流電網(wǎng)提取功率送到交流側(cè)，實(shí)現(xiàn)了變壓器加潮流控制器的雙重功能。
[0030]本發(fā)明提出的直流變壓控制器主要包括以下幾個(gè)部分:交流電源、變壓站和配合站；本實(shí)施例中主要由兩個(gè)DC/AC變換器構(gòu)成，其中一個(gè)為配合站，另外一個(gè)為變壓站，所述配合站的直流端和交流端分別與所述變壓站的直流端和交流端相連接，所述交流端接至交流系統(tǒng)。所述變壓站的高壓側(cè)連接高壓直流電網(wǎng)，低壓側(cè)連接低壓直流電網(wǎng)，交流側(cè)連接交流系統(tǒng)；所述配合站的高壓側(cè)連接到高壓直流電網(wǎng)，低壓側(cè)接