[实用新型]一种轻型直流输电系统拓扑

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型轻型直流输电系统拓扑。

背景技术

我国能源资源与用电负荷分布的特殊性，成为发展远距离、大容量输电的必然性。尤其是超过600km以上的远程输电线路，采用直流输电更加节能、降耗，提高经济效益，实现更大范围内的能源资源的合理开发、优化配置，符合我国“西电东送”的国情。

随着电力电子和计算机技术的迅速发展，轻型直流输电技术日趋完善，在输电能力和送电距离上已可和特高压交流竞争，并且相对于特高压交流输电技术，轻型直流输电技术有如下优点：

1、输送相同功率时，轻型直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～1/2；

2、在电缆输电线路中，轻型直流输电没有电容电流产生，而高压交流输电线路存在电容电流，引起损耗；

3、轻型直流输电多使用地下电缆，使其对周围环境没有视觉上的影响，也没有电缆产生的磁场，可见轻型直流输电技术本身是极其环保的。并且在一些特殊场合，必须用电缆输电，例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆；

4、直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而高压交流输电必须同步运行；

5、直流输电发生故障的损失比高压交流输电小。直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的高压交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样。

因此，轻型直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，能够应用于直流高压输电工程中，将取得良好的输电及环保效益。目前现有技术中，轻型直流输电还没有得到广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轻型直流输电系统拓扑，具有成本低、直流电压等级匹配灵活、谐波小等优点。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种轻型直流输电系统拓扑，由整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成；所述的整流侧换流站由移相变压器及多个功率单元构成，移相变压器原边接入高压交流系统，在副边形成低压交流电送入功率单元；功率单元采用PWM脉宽调制技术将交流电整流成稳定的直流电压，最终将所有功率单元的直流侧输出端级联起来，形成高压直流电压输出；

所述的逆变侧换流站由功率单元、LC滤波电路和变压器构成，将功率单元的直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元采用PWM脉宽调制技术将直流电压逆变输出低压交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。

所述的直流输电电缆由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层三层挤压成绝缘层，中间导体为铝材单芯导体。

与现有技术相比，本实用新型的新颖性和创造性体现在：

1)与传统型轻型直流输电系统相比，采用功率单元级联的型式，无需IGBT串联，可靠性更高；

2)采用功率单元级联方式，直流电压等级匹配灵活，可根据用户需求来选择功率单元的级联个数；

3)两端交流系统无需滤波电路，谐波小；

4)在中小型容量输电系统中，成本相对较低。

附图说明

图1是轻型直流输电系统结构图；

图2是轻型直流输电系统拓扑图；

图3是整流阀组的功率单元拓扑图；

图4是逆变阀组的功率单元拓扑图；

图5是功率单元单相PWM调制示意图；

图6是PWM调制原理及输出波形。

具体实施方式

见图1、图2，一种轻型直流输电系统拓扑，包括两个换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、功率单元构成，逆变侧换流站由功率单元、LC滤波电路和变压器构成。

整流侧换流站，移相变压器原边接入高压交流系统，在副边形成低压交流电送入功率单元。功率单元采用PWM脉宽调制技术将交流电整流成稳定的直流电压，最终将所有功率单元的直流侧输出端级联起来，形成高压直流电压输出。

逆变侧换流站，将功率单元的直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元采用PWM脉宽调制技术将直流电压逆变输出低压交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。

其中，整流侧换流站和逆变侧换流站的功率单元个数，由用户所需求的直流电压等级决定。直流电压等级越高，所需求的功率单元个数越多。