[发明专利]一种分布式直流潮流控制器

说明书

本发明公开了一种分布式直流潮流控制器。本发明的分布式直流潮流控制器包括1个潮流控制单元和至少4个开关；所述的分布式直流潮流控制器接入一含有n条直流线路的直流母线单元，n≥2；所述的潮流控制单元的一端与开关i2和开关j2的一端相连，并连接于直流母线，潮流控制单元的另一端与开关i1和开关j1的一端相连，开关i1的另一端和开关i2的另一端相连，并连接于直流线路i，开关j1的另一端和开关j2的另一端相连，并连接于直流线路j。本发明不仅具有现有直流潮流控制器的优点，而且分布式的结构能够有效减少占地面积、提升系统运行可靠性、减少设备故障后的检修周期；同时，利用储能的能量时间平移能力，能够有效减少控制复杂度。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体地说是一种分布式直流潮流控制器。

背景技术

直流电网是在多端直流输电系统的基础上，形成具有“网孔”的、冗余度和可靠性较高的系统。对于含有n个换流站的直流系统，系统的控制自由度为n-1。如果支路数超过n-1，那么将无法通过控制换流站来实现线路潮流的独立控制。在含有“网孔”的直流系统中，支路数必然要超过n-1。在这种情况下，系统很容易发生潮流分布不合理的情况，严重时甚至危害系统的可靠运行。因此，需要引入额外的直流潮流控制设备，通过增加控制自由度来实现对直流电网内线路潮流的有效控制。

由于直流电网中不存在交流电网中的电抗、相角和无功功率等物理量，因此对于直流潮流的控制只能通过改变线路电阻或是改变直流电压来实现。现有的直流潮流控制器(DCPFC)从原理上可简单分为调节线路电阻和调节直流电压两种。调节线路电阻的方式需要消耗有功功率，损耗较大，经济性较差，一般不予采用。调节直流电压又可以分为DC/DC变换器型DCPFC、串联电压源型DCPFC以及线间DCPFC三种，其中，DC/DC变换器型DCPFC造价较高，串联电压源型DCPFC所涉变压器制造困难，线间DCPFC控制复杂。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种分布式直流潮流控制器，使其不仅具有现有直流潮流控制器的优点，而且分布式的结构可有效减少占地面积、提升系统运行可靠性、减少设备故障后的检修周期；同时，利用储能的能量时间平移能力，以有效减少控制复杂度。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种分布式直流潮流控制器，其包括1个潮流控制单元和至少4个开关；

所述的分布式直流潮流控制器接入一含有n条直流线路的直流母线单元，n≥2；所述的潮流控制单元的一端与开关i2和开关j2的一端相连，并连接于直流母线，潮流控制单元的另一端与开关i1和开关j1的一端相连，开关i1的另一端和开关i2的另一端相连，并连接于直流线路i，开关j1的另一端和开关j2的另一端相连，并连接于直流线路j。

进一步地，所述的开关由快速机械开关K和两个串联的IGBT管T₁和T₂并联组成，两个IGBT管T₁和T₂含反并联二极管。

更进一步地，2个IGBT管T₁、T₂的基极均接收外部设备提供的控制信号。

进一步地，所述的潮流控制单元由m个潮流控制子模块串联构成，其中，1≤m≤m_c，m_c由以下公式决定：

其中，U_pf0为潮流控制单元正常运行的最大电压，U_c0为潮流控制子模块输出的额定电压，floor为向下取整函数。

进一步地，所述的潮流控制子模块包括避雷器MOV、快速机械开关S、双向晶闸管TBS、IGBT及其反并联二极管、电容C、电感L和储能；