[发明专利]一种单向直流-直流自耦变压器

说明书

本发明公开了一种单向直流‑直流自耦变压器，用于单向地在两个直流系统间传输直流功率，其通过对换流器、整流器以及交流链路的优化设计，改进现有单向直流‑交流‑直流变换技术存在的换流器容量大、交流链路容量大、运行损耗高的缺陷，通过利用电压源型换流器控制单向直流‑直流自耦变压器的交流电压从而实现控制从低电压的第一直流系统向高电压的第二直流系统传输的直流功率，或者从高电压等级的第二直流系统向低电压等级的第一直流系统传输的直流功率，即实现两直流系统间的功率传输，且同时具有双向直流故障隔离能力的优点。本发明还公开了相应的高、低压侧直流故障隔离方法。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及一种单向直流-直流自耦变压器，用于单向第从一个直流系统向另一个直流系统传输直流功率。

背景技术

随着模块化多电平换流器的发展，利用模块化多电平换流器构成直流电网是电力工业界近年来备受关注的一个热点。各个区域直流电网的互联是一个亟待解决的问题。由于各个区域直流电网功能不同，所采用的技术不同，所建设的年代不同，各个区域直流电网的额定直流电压不会完全一致。为了互联不同电压等级的直流电网，需要采用直流-直流变换器。

直流-直流变换器以及直流-直流自耦变压器通常用于实现两个直流电网之间的功率双向传输，所采用的换流器为电压源型换流器从而带来了成本高、损耗高的代价。在风电经直流组网等某些典型应用场合，功率只需要单向地从一个直流系统向另一个直流系统传输。为此，需要进一步优化设计常规的直流-直流变换器从而降低成本。

现有的高压大功率单向直流-直流变换器一般采用直流-交流-直流变换技术，如图1所示，其具体实施方式为建设一个电压源型换流器与一个不控整流器，电压源型换流器和不控整流器的直流端分别与待互联的第一直流系统和第二直流系统的直流端联接(此处记第一直流系统的额定直流电压低于第二直流系统的额定直流电压)，两个换流器的交流端通过一定的交流电路互联在一起。来自一个直流系统的直流功率将先由电压源型换流器逆变为交流电再经过不控整流器整流为直流电传输到另一个直流系统。 可知，由于所有传输的直流功率都需要经过两级交流/直流变换，该单向直流-交流-直流变换技术所使用的电压源型换流器与不控整流器的额定容量都与额定传输功率相等，交流链路的额定容量也与额定传输功率相等，从而存在换流器投资成本高，交流链路成本高、运行损耗大的缺陷。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种单向直流-直流自耦变压器，其通过对换流器、整流器以及交流链路的优化设计，改进现有单向直流-交流-直流变换技术存在的换流器容量大、交流链路容量大、运行损耗高的缺陷，实现对两直流系统间直流功率的单向传输，同时具有双向直流故障隔离能力的优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种单向直流-直流自耦变压器，用于从高电压等级的第二直流系统向低电压等级的第一直流系统单向传输直流功率，其特征在于，该自耦变压器包括第一电压源型换流器、不控整流器和第二电压源型换流器，其中，

所述第一电压源型换流器的正极和第二直流系统的正极相联接，第一电压源型换流器的负极和不控整流器的正极相联接，不控整流器的负极和第二电压源型换流器的正极相联接，第二电压源型换流器的负极和第二直流系统的负极相联接，同时所述不控整流器的正极和负极分别与第一直流系统的正极和负极相联接，且所述第一电压源型换流器、不控整流器和第二电压源型换流器的交流侧互联在一起；

通过利用电压源型换流器控制单向直流-直流自耦变压器的交流电压从而实现控制从第二直流系统向第一直流系统传输的直流功率。

优选地，所述不控整流器进一步地由正极子整流器和负极子整流器串联组成，其中所述正极子整流器的负极和负极子整流器的正极相联接，且联接点处接地。