[发明专利]一种直流侧串联交流侧并联型电能分接装置

说明书

本发明公开了一种直流侧串联交流侧并联型电能分接装置，属于高压直流输电通道用电力变换装置拓扑领域，包括3个桥式单相直流/交流双向变换器和3台独立的单相变压器，3个桥式单相直流/交流双向变换器为全桥结构或半桥结构，3个桥式单相直流/交流双向变换器的直流侧串联连接；单相变压器的负载侧可以是三角形连接或Y形连接形成三相交流供电；交流网络为含交流供电源的有源负载网络，交流网络为无源的负载网络；直流/交流双向变换装置适用于传统LCC‑HVDC、电压源型VSC–HVDC、混合型LCC/VSC‑HVDC，以及两端和多端HVDC系统；本发明解决了现有技术中串联型分接装置难以实现功率的双向流通和并联型分接装置电压等级受限的问题，提升HVDC电力分接的效率和灵活性。

技术领域

本发明涉及高压直流输电通道用电力变换装置拓扑领域，更具体地说，涉及一种直流侧串联交流侧并联型电能分接装置。

背景技术

高压直流输电(HVDC)在远距离、大容量的输电场合具有成本低、效率高和潮流可控等优点。与高压交流输电不同的是，HVDC仍属于端对端输电，不能在中途分接电能，限制了电能分配的灵活性和固定资产的高效使用。HVDC电能分接装置作为一种小容量换流器，为解决这一问题提供了新的思路。

基于电力电子技术，专利US5187651和专利WO9515605分别提出2种直流侧串联接入LCC-HVDC单根输电线路的电能分接装置，这类分接装置采用晶闸管作为开关器件，变换器为三相桥式电路结构；专利CN106329559A则将模块化多电平变流器(MMC)串联到单根直流输电线路中，并利用三相交流变压器将电能接入至本地交流网络。以上3种串联型分接装置对元器件的耐压要求低，且不需要大量元器件级联，因此具有较低的成本和损耗，但串联接入单根直流线路需要额外增设多组断路器和刀闸，并且难以实现功率的双向流通，降低了电能分接装置使用的灵活性。专利CN101573850A提出一种并联接入直流通道的并联型分接装置，该装置采用电压源型变流器(VSC)作为基本单元，3个单相VSC的直流侧以串联的方式联结，这种结构能够降低每个单相VSC直流侧电压等级和开关器件的电压等级，而并联接入直流母线的方式使分接装置能够在下行取电、上行送电或停运三种模式中灵活切换，实现功率的双向传输，也简化了分接装置的投切流程；但传统VSC结构所使用的全控型功率半导体器件(如IGBT)的耐压水平有限，使其难以适用于更高直流电压等级的HVDC系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直流侧串联交流侧并联型电能分接装置，解决了现有技术中串联型分接装置难以实现功率的双向流通和并联型分接装置电压等级受限的问题，提升HVDC电力分接的效率和灵活性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种直流侧串联交流侧并联型电能分接装置，用于分接直流母线的电能至交流网络，包括：3个单相桥式直流/交流双向变换器，3台单相变压器。

作为本发明的一种优选方案，3个单相桥式直流/交流双向变换器的直流侧以串联的方式联结。

作为本发明的一种优选方案，电能分接装置的直流侧并联接入直流线路，接入方式包括但不限于：

直流侧两端分别接入双极HVDC线路的正极母线和负极母线；

直流侧两端分别接入双极HVDC线路的正极母线和大地；

直流侧两端分别接入双极HVDC线路的正极母线和金属回线；

直流侧两端分别接入双极HVDC线路的大地和负极母线；

直流侧两端分别接入双极HVDC线路的金属回线和负极母线；

直流侧两端分别接入单极HVDC线路的直流母线和大地；

直流侧两端分别接入单极HVDC线路的直流母线和金属回线。