[发明专利]变流电路

说明书

技术领域

本发明属于能源技术，具体涉及各种电能并网或输送过程中变流电路。

背景技术

本发明的基础是现有技术中的两种变流电路：一种两电平电压源变流电路和一种多电平电压源变流电路，变流电路也称变流器拓扑结构。两电平电压源变流电路以脉宽调制方式控制输出电压波形，变流电路如图1所示。其中IGBT1-6是绝缘栅双极晶体管。多电平电压源变流电路以多电平形式控制输出电压波形。变流电路如图2所示。其中C是投切可控的电容模块，L是电抗器。两种拓扑结构能满足对电能输送的灵活控制。但是仍有以下两方面需求不能满足：

(1)储能能力有限，故不能有效对传输功率的波动进行抑制。

(2)不方便以增大电流的方式进行扩大容量，不适合大电流低电压电能传输，比如超导方式电能传输。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种新的变流电路，本发明有效地提高了变流电路储能能力，变流电路中各桥臂由多个电感模块并联而成的结构设计，方便提高变流电路输送直流电流的能力。

本发明的技术方案为：

变流电路，包括六个桥臂，每个桥臂由至少二个电感模块并联组成，其中两个端子与一次电路也即变流电路的主电路相连，另一个端子为光信号控制端子，每两个桥臂的电感模块的公共端连接在一起并与三相交流电路中的一相相连，每个桥臂的电感模块与主电路相连的另一端经过自关断电力电子器件与直流侧正极或者负极相连，变流电路的直流侧接稳压电容。如图3所示。

所述每个电感模块，由一电感和四个自关断电力电器件组成，其中四个自关断电力电子器件组成两个双向开关，且两个双向开关的控制信号互为相反，一个双向开关与电感并联后再与另一双向开关串联。所述每个电感模块的自关断电力电子器件为绝缘栅双极晶体管IGBT。每个电感模块的连接电路如图4所示。其中第一个IGBT1和第二个IGBT2以及第三个IGBT3和第四个IGBT4组成两个双向开关，两个双向开关的控制信号互为相反，这一功能通过在其双向开关控制回路中串联反向器实现。

所述的每个电感模块中的电感线圈可以是超导材料。

各桥臂电流根据有功、无功控制要求，以及瞬时直流电压与额定直流电压的偏差进行控制。通过对各相上下桥臂电感模块的投切，控制桥臂中电流。以桥臂电流交流分量控制变流电路交流侧有功、无功；直流分量控制直流侧直流电流大小，从而控制直流侧有功输送。实现交流侧有功、无功四象限独立控制的全控直流输电。电感组中各电感支路按一定的控制规则投入或切除桥臂，合成桥臂电流跟踪参考输入变化的同时，约束各个电感电流在设定的允许范围内波动。

本发明的技术方案按以下方式解决上述的技术问题的：

储能作用：当送端变流电路交流侧输入有功功率小于/大于直流侧输出的有功功率时，变流电路可将不平衡功率在一段时间内积累的能量，以减小/增加电感模块中电感电流的方式释放/存储变流电路各个电感模块中的磁场能量。这样，变流电路交流侧有功功率波动被变流电路隔离，不会立即导致送端直流侧功率的不利波动。

受端变流电路直流侧和交流侧功率不平衡而在一段时间内积累的能量，同样道理可通过增加或减小变流电路电感模块的电感电流来储存或释放。

通过本发明变流电路来输送电能，使得功率的输送更加灵活可控。输送端功率波动的不利影响不会立即波及到受端，而是在适当的时机控制能量的存储和释放。同时，潮流的灵活控制，为电力市场提供坚强灵活的电网支撑。

在本发明的变流电路中，每个桥臂的电感模块都是并联的。这样只需根据实际输送功率的要求，增加模块数，方便提高输送的额定电流，而直流电压的额定值不变。这样可使变流电路整体电压水平不变，降低变流电路输送能力升级的成本。这一作用在具有大电流低电压输电特点的超导电力系统尤为重要。

本发明能独立控制交流侧有功、无功；比现有技术有更大的储能能力，能对出力具有随机波动特点的风能、太阳能进行缓冲平滑调整，为其并网提供一种途径。模块化结构能方便提高直流电流，为大电流的超导输电应用提供一种非常有实用价值的拓扑结构。为满足现代社会对输配电、电能质量、生态环境方面的要求，提供一个很好的解决方案。

附图说明

图1为两电平电压源变流电路图。

图2为多电平电压源变流电路图。

图3为本发明的实施例：双端直流输电的电路连接示意图。

图4为一个电感模块的连接示意图。

图5为应用本发明时受端变流电路输入功率波动时，输出功率图。

图6为送端变流电路直流侧电压图。