[实用新型]一种高压换流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交直流转换装置，尤其是指一种高压换流装置，实现高压大容量交直流转换，属于新型换流电路技术。

背景技术

在现在的高压换流技术中仍多采用IGBT装置换流。在基于IGBT的换流装置中，为了提高换流装置的容量，通常采用的两种方法：桥臂器件的串并联；换流器的多重化技术。又主要以下面两种技术方式为代表：

(1)ABB主要采用两电平结构或三电平结构，其提升电压等级是采用最直接的桥臂器件串联的方式来实现，控制简单。但采用这种桥臂器件的串并联方式存在以下不足：

a.输出调制频率等于IGBT频率，输出电压谐波大。

b.输出电压阶数少，dU/dt大。

c.串联IGBT需要加吸收电路增加了损耗，且IGBT为压接式不易购买。

d.对故障的冗余性小，当一个IGBT出现故障，系统就必须停止工作。

e.要采用压接式IGBT，难购买，成本高。

(2)西门子采用多功率单元的多重化技术，通过增加功率单元数量来提升电压等级，其交流部分是多电平叠加技术。具有dU/dt小、产生的谐波含量极低、开关损耗小，无IGBT器件串联的均压问题等优点，但是缺点是控制复杂。且模块间电容电压平衡算法复杂，稳定性不高；故障冗余性低，一个模块故障，整个系统必须停止工作。

根据上述分析，目前的高压换流技术仍存在一些不足，因此很有必要对此加以改进。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于针对以上所述现有换流装置电路拓扑结构的不足，本实用新型提出一种高压换流装置，该高压换流装置主电路拓扑结构无IGBT器件串联的均压问题，故障冗余性强，可以实现高压大容量交直流转换。

本实用新型的实用新型目的是通过下述技术实施方案实现的：

一种高压换流电路拓扑结构由多个独立的换流功率单元和变压器组成。其中所述的换流功率单元主要是由基于IGBT的两电平三相桥和三相电抗器构成，变压器原边单绕组输入接三相高压交流电源，副边为多绕组输出，每个绕组与独立换流功率单元交流输入端连接。多个独立的换流功率单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出。整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。

本实用新型优点：

a.此换流站基于电力电子模块化设计原理，采用多重化技术，通过增加功率单元数量来提升电压等级，无IGBT器件串联的均压问题；

b.换流功率单元交流部分通过变压器耦合，可实现多脉冲叠加，N个功率单元组合，总体等效开关频率等于单个功率单元的N倍，电压阶数多，dU/dt小；

c.由于等效开关频率高，因此产生的谐波含量极低；

d.采用了模块式IGBT，开关损耗小，换流变流器本身的效率高；

e.换流功率单元(含模块式IGBT)、电抗器等都为低压常规部件，器件购买容易，制造难度相对较小，可靠性高；

f.对于不同的电压和电流等级，可以通过简单连接达到要求；

g.系统故障冗余高，一个换流功率单元故障，系统仍可降额工作。

附图说明

图1换流功率单元直流侧直接串联的电路拓扑结构

图2换流功率单元直流侧通过斩波模块串联的电路拓扑结构

附图标记：1：三相交流变压器；2：换流功率单元；3：三相交流滤波电容；4：三相交流电抗器；5：基于IGBT的两电平三相桥；6：直流放电电阻；7：直流支撑电容；8：IGBT斩波模块。

具体实施方式

下面将结合附图和实施列对本实用新型作进一步的描述。

附图给出功率单元直流侧串联的两种方式的电路拓扑实例。图1为直接串联，图2为通过斩波模块串联。附图中是由6个换流功率单元，和一个变压器构成。图例所示所述的功换流率单元主电路部分由基于IGBT的两电平三相桥，三相交流电抗器，三相交流滤波电容，直流支撑电容，直流放电电阻，以及IGBT斩波模块构成。从附图可以看出，本实用新型所述的换流功率单元主要是由基于IGBT的两电平三相桥和三相电抗器构成，变压器原边单绕组输入接三相高压交流电源，副边为多绕组输出，每个绕组与独立换流功率单元交流输入端连接。多个独立的换流功率单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出。整个高压换流装置电路拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。其中：