[发明专利]一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及直流输电领域的主电路结构，具体涉及一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构。

背景技术

在能源短缺和环境趋向恶化的今天，大力发展新能源是我国目前的重点发展方向，新能源的并网方式目前主要是应用柔性直流输电技术，由于受自然环境限制，新能源电场的选择往往会远离电负荷集中地，需要对电能进行远距离传输。目前新能源并网方式的典型系统如附图1所示。即多个小型新能源电场通过VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接DC/DC升压环节，将直流电压升高后通过直流电缆或传输线将电能传输至电网所在地，并进行DC/DC降压，降压后通过直流母线与多个VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电后与电网连接。这种新能源并网的方式，需要利用DC/DC环节，而DC/DC环节具有设计复杂，可靠性低、造价昂贵，控制系统复杂等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构，该主电路结构将谐振升压及谐振降压环节应用到新能源并网系统中，并利用谐振环节的串并联技术灵活配置直流输电主电路结构，形成不同电压等级、不同容量的单双极直流输电结构、有效的提高了直流输电结构的灵活性、降低成本、解决了目前新能源并网系统中DC/DC环节造价高及设计困难的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种利用谐振环节配置直流输电主电路结构，其改进之处在于，所述直流输电主电路结构包括单极运行结构和双极运行结构；所述单极运行结构和双极运行结构包括谐振环节和整流环节；所述谐振环节包括谐振升压环节和谐振降压环节；所述谐振升压环节和整流环节连接后，与谐振降压环节通过直流电缆或直流输电线路连接；

所述谐振升压环节和整流环节连接后的结构包括单一谐振升压结构、谐振升压串联结构和谐振升压并联结构；谐振降压环节包括单一谐振降压结构、谐振串联降压结构和谐振并联降压结构。

其中，所述单极运行方式中谐振升压环节结构包括单一谐振升压结构I、谐振升压环节串联结构I和谐振升压环节并联结构I；所述单极运行方式中谐振降压环节结构包括单一谐振降压结构II、谐振降压环节串联结构II和谐振降压环节并联结构II。

其中，所述单一谐振升压结构I包括单一谐振升压环节单元I和整流环节I；

单一谐振升压环节单元I包括直流电源DC1、低压大电容C10、高压小电容C11、晶闸管T11、晶闸管T13和谐振电抗器L11；所述低压大电容C10、晶闸管T11、谐振电抗器L11和高压小电容C11依次连接；所述直流电源DC1并联在低压大电容C10两端；所述晶闸管T13并联在高压小电容C11与谐振电抗器L11两端；

整流环节I包括半波整流桥D11、平波电抗器L12、支撑电容器C12和续流二极管D12；其中半波整流桥D11、平波电抗器L12与支撑电容器C12依次连接；所述续流二极管D12并联在平波电抗器L12及支撑电容器C12两端。

其中，所述谐振升压环节串联结构I包括至少两个单一谐振升压结构I串联；其中两个单一谐振升压结构I分别为单一谐振升压环节单元II连接整流环节II和单一谐振升压环节单元III连接整流环节III。

其中，所述单一谐振升压环节单元II包括直流电源DC5、低压大电容C50、高压小电容C51、晶闸管T51、晶闸管T53和谐振电抗器L51；所述低压大电容C50、晶闸管T51、谐振电抗器L51和高压小电容C51依次连接；所述直流电源DC5并联在低压大电容C50两端；所述晶闸管T53并联在高压小电容C51与谐振电抗器L51两端；

所述整流环节II包括半波整流桥D51、平波电抗器L52、支撑电容器C52和续流二极管D52；其中半波整流桥D51、平波电抗器L52与支撑电容器C52依次连接；所述续流二极管D52并联在平波电抗器L52及支撑电容器C52两端。

其中，所述单一谐振升压环节单元III包括直流电源DC7、低压大电容C70、高压小电容C71、晶闸管T71、晶闸管T73、谐振电抗器L71；所述低压大电容C70、晶闸管T71、谐振电抗器L71和高压小电容C71依次连接；所述直流电源DC7并联在低压大电容C70两端；所述晶闸管T73并联在高压小电容C71与谐振电抗器L71两端；

所述整流环节III包括半波整流桥D71、平波电抗器L72、支撑电容器C72和续流二极管D72；其中半波整流桥D71、平波电抗器L72与支撑电容器C72依次连接；所述续流二极管D72并联在平波电抗器L72及支撑电容器C72两端。