[发明专利]一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程技术，具体涉及一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置。

背景技术

我国南方地区冰雪灾害频发，输电线路覆冰后易于引起断线倒杆，严重威胁到电网的安全稳定运行和供电可靠性。特别是2008年特大冰灾中，我国华东、华中地区的多个省份发生大面积、长时间停电，给国民经济和人民群众的生产生活造成了巨大损失。

为应对冰雪灾害，国内研制了多种类型的直流融冰装置来对覆冰线路实施直流融冰。这些装置可分为基于二极管的不控整流型、基于晶闸管的相控整流型、基于IGBT等全控型开关器件的PWM整流型三类。其中PWM整流型融冰装置的输入输出技术性能都很好，但所需多组单价较贵的全控型开关器件，造价太高而难以推广应用；相控整流型输出电压连续可调，但需要额外配置大容量低次谐波器组才能满足并网谐波要求，导致整套装置占地面积大、造价较高；不控整流型通过融冰变压器的档位配合可实现对不同线型、不同长度线路的融冰，结构简单、成本低廉、融冰可靠性高等优点而成为市场主流。但由于不控整流型的输出电压电流只能实现离散的分级调节，不能实现对融冰电流和融冰时间的精细控制。文献《可减小输入侧谐波及输出电压可调的融冰装置》(高电压技术，2013年第五期)提出了一种将二极管不控整流电路和直流斩波电路结合的农配网融冰装置拓扑结构，仅需一个全控型开关器件就能实现对输出直流电压电流的连续可调，但该拓扑全控型开关器件的电压、电流容量不能低于装置额定输出电压和额定电流。对高压大容量融冰装置而言，所需全控型开关器件的容量大、造价高，而且受目前全控型开关器件的耐压水平限制，需要多个开关器件串联组合使用，均压难度大、控制复杂、可靠性不高。因此，需要研究简单可靠、造价便宜、同时又能实现融冰电压电流连续可调的融冰装置拓扑结构形式，已经成为融冰装置性能提升、降低成本所亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现融冰电压电流在大范围内连续可调，适用于220kV及以上电压等级输电线路用，成本较低且融冰性能好、容错能力强、融冰可靠性高、并网谐波电流较小，不需要晶闸管相控整流电路那些附加低次滤波器组的输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置，包括大容量可调档融冰变压器、小容量变压器、主不控整流器、次不控整流器、斩波调压模块和输出刀闸，所述大容量可调档融冰变压器、小容量变压器的原边分别与交流电网相连，所述大容量可调档融冰变压器的副边和主不控整流器的交流侧相连，所述小容量变压器的副边和次不控整流器的交流侧相连，所述斩波调压模块设于次不控整流器的直流侧构成次整流器，所述次整流器的直流侧和作为主整流器的主不控整流器的直流侧串联后和输出刀闸的输入端相连，所述大容量可调档融冰变压器的原边与交流电网相连、副边设有对应多个档位的多个副边抽头，所述多个副边抽头的动触点和主不控整流器的交流侧相连，且次不控整流器的输出电压不超过混合式直流融冰装置额定输出电压的20％。

优选地，所述斩波调压模块包括全控型开关器件和续流二极管，所述主不控整流器的直流侧负极和输出刀闸的负极输入端相连，所述主不控整流器的直流侧正极和次不控整流器的直流侧负极相连，且所述次不控整流器的直流侧负极通过续流二极管和输出刀闸的正极输入端相连，所述次不控整流器的直流侧正极和全控型开关器件的集电极C相连，所述全控型开关器件的发射极E和输出刀闸的正极输入端相连。

优选地，所述全控型开关器件为IGBT。

优选地，所述大容量可调档融冰变压器为Y/d11型双绕组变压器。

优选地，所述小容量变压器为Y/d11型双绕组变压器。

优选地，所述主不控整流器为由二极管构成的三相不控整流桥。

优选地，所述次不控整流器为由二极管构成的三相不控整流桥。

本发明输出电压电流连续可调的混合式直流融冰装置具有下述优点：

1、本发明仅需一个斩波调压模块就实现了对融冰电压在很快范围内的连续可调，斩波调压模块相比于同样可实现电压连续可调的全控整流或相控整流型结构而言，大大减少了可控开关器件的数量和容量，相比于“不控整流+斩波调压”两级级联型拓扑结构，则显著减少了对可控开关器件的容量需求。因此，本发明的混合式直流融冰装置是一种成本较低且融冰性能又好的高性价比融冰装置解决方案。