[发明专利]一种高压直流输电换流单元及其控制方法和控制装置

说明书

本发明公开一种高压直流输电换流单元，包括电流源型阀组、不具有调压功能的换流变压器、电压源型阀组和联结变压器，其中，电流源型阀组通过不具有调压功能的换流变压器连接交流系统，电压源型阀组通过联结变压器连接交流系统，且电流源型阀组在直流侧与电压源型阀组串联连接。此种换流单元通过采用电压源型阀组调节直流侧电压代替换流变压器调节分接头来调节直流电压，具有快速、频繁调节电压功能，电压源型阀组故障后易于保护，不会影响电流源型阀组继续运行。本发明还公开一种高压直流输电系统主回路、高压直流输电换流单元的控制方法及控制装置。

技术领域

本发明属于高压直流输电领域，特别涉及一种采用电压源型阀组调节直流电压的高压直流输电换流单元，以及实现控制的控制方法和控制装置，以及一种高压直流输电系统主回路结构。

背景技术

高压直流输电系统一般由电网换相换流器和具有调压功能的换流变压器组成换流单元，实现将交流电转为直流电，从而进行远距离传输。整流侧一般维持电网换相换流器的触发角在参考值范围内，逆变侧一般维持电网换相换流器的关断角在参考值范围内。高压直流输电系统能够大范围调节功率，为了维持整流侧直流电压恒定，整流侧和逆变侧都需要具有调压功能的换流变压器来调节交流电压。换流变压器的调压功能是通过分接开关连接不同换流变压器分接头来实现的。

分接开关采用电动机构、选择开关、切换开关等机械结构，具有一定的使用寿命；分接开关故障后难以保护，还易将事故扩大到换流变压器；分接开关调节电压为分级调节，调压精度较差、调节速度慢。随着光伏、风电等新能源的接入，高压直流输电系统需要频繁调节功率，并且交流电压波动范围也变大，会引起分接开关频繁动作，容易导致分接开关损坏。

考虑到上述分接开关的缺点和高压直流输电新的需求，亟需一种能够实现快速、频繁调节电压，并且易于保护的高压直流输电换流单元。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种高压直流输电换流单元，用电压源换流器的直流调压功能代替换流变压器的交流调压功能，通过在直流侧串联电压源换流器，可实现快速、精确调节电压，且电压源换流器故障时，可通过投入电压源换流器的旁通电路、跳开电压源换流器的交流进线开关迅速隔离故障，不会对电网换相换流器、换流变压器造成损坏。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压直流输电换流单元，包括电流源型阀组、不具有调压功能的换流变压器、电压源型阀组和联结变压器，其中，电流源型阀组通过不具有调压功能的换流变压器连接交流系统，电压源型阀组通过联结变压器连接交流系统，且电流源型阀组在直流侧与电压源型阀组串联连接。

上述方案中：不具有调压功能的换流变压器为不带分接头或分接开关的换流变压器，不具有调节换流变压器网侧和阀侧绕组变比功能。

所述联结变压器采用不带分接头或分接开关的变压器，不具有调节变压器网侧和阀侧绕组变比功能；或者联结变压器采用带分接头和分接开关的变压器，具有调节变压器网侧和阀侧绕组变比功能。

所述电压源型阀组与联结变压器之间还连接充电电阻，且所述充电电阻与开关或刀闸并联。

所述电流源型阀组采用如下三种方案的任意一种：第一种，采用电网换相换流器；第二种，采用相互并联的电网换相换流器和旁通开关；第三种，包括电网换相换流器、旁通开关、旁通刀闸和两个连接刀闸，其中，电网换相换流器与旁通开关并联连接，并联连接后的两端分别连接两个连接刀闸的一端，旁通刀闸的两端分别连接两个连接刀闸的另一端。

电网换相换流器为六脉动桥式电路、十二脉动桥式电路或由多个六脉动桥式电路串联组成的电路，其由不可关断的半控型功率半导体组成。

上述不可关断的半控型功率半导体为晶闸管。