[发明专利]一种中压双向直流输电系统及其控制方法

说明书

一种中压双向直流输电系统，包括换流器Ⅰ、换流器Ⅱ、控制器Ⅰ、控制器Ⅱ、隔离开关和直流连接线，其特征是所述的换流器Ⅰ通过隔离开关与交流电网连接，所述的换流器Ⅱ通过隔离开关与另一侧的交流电网连接，换流器Ⅰ通过直流连接线与换流器Ⅱ相连接，所述的控制器Ⅰ与换流器Ⅰ电连接，所述的控制器Ⅱ与换流器Ⅱ电连接；所有换流器单元采用相同的两电平或三电平三相结构，换流器单元可相互替换，维护简单；换流器具有独立的控制器，控制器根据换流器直流侧的电压电流和交流电网的电压电流情况计算指令电流，换流器单元根据指令电流进行功率调节，实现了两个电站电能的相互传输，控制策略简单，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种电力设备技术领域，尤其涉及一种中压双向直流输电系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展，人们对电网的要求越来越高，传统的直流输电系统(LCC-HVDC)换流站技术虽然具有成熟的工程应用经验，但由于其运行过程中需要消耗大量的无功功率，并且存在换相失败的缺点，越来越不满足现代电网对柔性输电的要求。近年来，随着柔性输电技术的发展，电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)因其开关频率低、损耗小等优点，广泛应用于柔性直流输电系统。

申请号201310276517.9的中国发明专利给出了一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统拓扑结构，该结构已模块化多电平换流器为基础，解决了LCC-HVDC交流系统故障下交流侧换相失败的问题，但不具备直流侧短路电流的闭锁能力。申请号201510920911.0的中国发明专利给出了一种柔性直流输电系统拓扑结构，该结构采用两种不同结构的子模块级联，当发生直流侧短路时，其能够有效的减小故障电流，有效的保护了电力电子器件，但使用两种子模块级联，不但增加了系统的维护难度，而且增加了控制难度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种中压双向直流输电系统，提供一种维护方便、控制简单的中压双向直流输电系统。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种中压双向直流输电系统，包括换流器Ⅰ、换流器Ⅱ、控制器Ⅰ、控制器Ⅱ、隔离开关和直流连接线，所述的换流器Ⅰ通过隔离开关与交流电网连接，所述的换流器Ⅱ通过隔离开关与另一侧的交流电网连接，换流器Ⅰ通过直流连接线与换流器Ⅱ相连接，所述的控制器Ⅰ与换流器Ⅰ电连接，所述的控制器Ⅱ与换流器Ⅱ电连接。

进一步地，控制器Ⅰ获得换流器Ⅰ直流侧的电压值信号、电流值信号和交流电网的电压信号、交流侧电流信号。

进一步地，控制器Ⅱ获得换流器Ⅱ直流侧的电压值信号、电流值信号和交流电网的电压信号、交流侧电流信号。

进一步地，控制器Ⅰ与控制器Ⅱ之间不需要通信。

进一步地，换流器Ⅰ包括预设数量的并网变压器、预设数量的换流器单元、电抗器、电阻和导线，预设数量的并网变压器通过并联的方式连接在一起，预设数量的换流器单元的直流端通过串联的方式连接在一起，并网变压器与换流器单元的交流端相连接，首尾的换流器单元的直流端通过电抗器分别与直流接触器Ⅰ、直流接触器Ⅱ相连接，所述的电阻设置在中间两个换流器单元直流端之间，电阻通过导线与大地相连接。

进一步地，换流器Ⅱ与换流器Ⅰ设置为相同的电路拓扑结构。

进一步地，并网变压器包括初级连接和次级连接，所述的初级连接由预设数量的绕组并联构成，所述的次级连接由预设数量的绕组相互隔离构成，所述的初级连接通过断路器与交流电网相连接，所述的次级连接与换流器单元的交流端相连接。

进一步地，电阻的大小设置为兆欧级。

进一步地，换流器单元电路拓扑设置为两电平三相桥结构或三电平三相桥结构。换流器单元既可以实现PWM整流，也可以实现PWM逆变，能量可以实现双向传递。

进一步地，换流器单元通过载波移相的方式减小交流侧输出电流高频纹波。