[发明专利]变频变压器控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电子设备领域，尤其涉及变频变压器控制系统。

背景技术

目前，世界上实现大电网互联的主要手段是交流同步联网和直流异步联网。这两种方式各具特点。交流同步联网不仅可以实现有功功率交换，还可以在一定范围内自动平衡互联系统的无功功率。通过交流联网构建坚强的送端电网或受端电网，接入同步电网的

发电机数量愈多，同步电网的惯性越大，可显著增强同步电网应对故障能力和接纳区外电力的能力。另一方面，随着同步电网规模的扩大，低频功率振荡和事故扩散的风险备受各方关注。例如，我国华中-华北-东北“长链式”交流联网系统就存在低频振荡的风险，制约了区域电网的交换功率水平。直流异步联网可以有效隔离互联电网之间的交互影响，实现有功功率的高效可控传输，但是大规模的直流功率交换需要有坚强的交流电网支撑，否则一旦发生直流故障会导致电网供电事故，同时，交流侧故障也会影响直流侧系统正常运行。

从电网安全稳定运行、潮流灵活控制以及电力市场发展出发，互联电网之间需要有清晰的界面，对于交流互联这一点显得更重要。否则一旦出现某一互联线路故障，就可能出现大范围的功率转移，影响整个联网系统的安全运行。这一幕就在2003年美加大停电中发生过，并带来严重的后果。此外，由于受直流输电自身特性的限制，常规直流(包括直流背靠背)的正常运行需要以两侧的系统电压为支撑，才能够实现正常的换流和整流，同时换流站附近的故障也容易带来直流换相失败等故障。因此在给弱电网供电时，直流连接存在一定的局限性。另外，直流输电会给系统带来一定的谐波，需要投入大量的滤波器设备。

因此，针对大电网互联的发展趋势，迫切需要在互联技术和装置上实现创新和突破。变频变压器就是在这一背景下研发出的一种新型的联网设备。变频变压器是一种智能高效的新型电网互联装置，该设备在解决电网互联所面临的异步互联、故障隔离、向弱电源系统供电等问题上具有一定的优势。一方面，变频变压器能够实现两个异步电网的互联，输送功率可以灵活平滑控制，同时又能够实现向弱电源甚至无源系统供电，在某种程度上具有比直流背靠背更可靠的联网供电性能。另一方面，变频变压器的损耗要远低于VSC-HVDC装置，也低于常规直流背靠背。从控制灵活性和传输效率等方面看，变频变压器在电力系统有广阔的应用前景。

变频变压器（variablefrequencytransformer，VFT）是一种能够连接异步电网的新型灵活交流输电系统设备。在物理结构上，变频变压器是一种集成了变压器、移相器、水轮发电机、双馈电机、直流驱动等技术的新型异步电网互联装置，其核心技术是在定子与转子侧都有三相绕组的旋转变压器，并使用直流电机驱动系统调整转子磁场相对于定子磁场的空间旋转位置，从而控制经由变频变压器输出的功率大小和方向。变频变压器主要由旋转变压器、直流驱动电机和集电环等三部分组成。其中，旋转变压器是通过磁耦合原理实现转子与定子两侧系统功率交换的主题，直流电机是控制转子转速及变频变压器传输功率大小的关键设备，集电环是实现转子绕组与外部系统形成电气连接的设备。

变频变压器在电网中使用时，并不是单独出现的，而是和很多的电器组件互相配合组合成一个整体使用的。所有这些组件一起工作时，如果某一个部件出现问题时，就需要切断整个电路，防止出现意外情况。这些部件工作时，最大可能发生意外的情况就是零部件老化或者重载工作时，发生了爆炸的情况。此时这个整体内就会收到爆炸的影响产生震动。当出现爆炸情况的时候，就必须要将变频变压器的电流切断，防止影响波及到整个电网。而且，爆炸之后，往往会产生火灾，在通电状态下的零部件着火之后，会继续爆炸，这就会导致零部件全部被顺坏，产生的后果极其的危险。而此时，操作工人是难以进行手工断电的。而如果实用机器断电，则也会有上述的风险。因此，市场上需要变频变压器控制系统，它具有这样一种功能，在发生意外，导致爆炸的时候，其能够立即自动地切断电源，，而不需要人工的帮助，可以防止进一步产生更加严重的后果，从而保护整体电网的安全。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了变频变压器控制系统，能够在在发生意外，导致爆炸的时候，其能够立即自动地切断电源，而不需要人工的帮助，可以防止进一步产生更加严重的后果，从而保护整体电网的安全。