[发明专利]全电力电子化低频-四相独立电力系统

说明书

本发明公开了全电力电子化“低频‑四相”独立电力系统，包括n个用于接收新能源和负荷供电的低压直流分散式配电网络，每个低压直流分散式配电网络连接1个电力枢纽‑‑四相电压源型变换器，每个电力枢纽‑‑四相电压源型变换器连接1个低频四相变压器的低压侧，n个低频四相变压器的高压侧连接1个“低频‑四相”交流主体输电网络；本发明中将低压直流汇集系统和低频四相交流输电系统相结合，实现新型源荷的柔性接入与高效变换的同时不需要复杂的保护装置就能提高输电性能。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及全电力电子化“低频-四相”独立电力系统。

背景技术

随着分布式发电的发展和低压直流微电网技术的日趋成熟，未来低压直流微电网覆盖的区域较为广泛，在大电网覆盖的区域，低压直流微电网可以接入大电网，在大电网覆盖不到的区域，例如：海岛供电、海底配电、偏远地区等人口密度较低且可再生能源充足的地域，具有可再生能源充足、负荷分散、源荷距离较远等特点。单个低压直流微电网容量受限，限制高渗透率间歇性分布式电源的接入，无法保证供电可靠性，集群互联运行能够增强系统灵活度，提高供电可靠性，但工频三相互联受限于传输容量与传输距离，中压直流互联受限于直流不存在过零点，开断困难，保护装置复杂。

发明内容

本发明的目的是提供全电力电子化“低频-四相”独立电力系统，将低压直流汇集系统和低频四相交流输电系统相结合，实现新型源荷的柔性接入与高效变换的同时不需要复杂的保护装置就能提高输电性能。

本发明全电力电子化“低频-四相”独立电力系统，包括n个用于接收新能源和负荷供电的低压直流分散式配电网络，每个低压直流分散式配电网络连接1个电力枢纽--四相电压源型变换器，每个电力枢纽--四相电压源型变换器连接1个低频四相变压器的低压侧，n个低频四相变压器的高压侧连接1 个“低频-四相”交流主体输电网络。

本发明的特点还在于：

每个电力枢纽--四相电压源型变换器的具体结构包括由串联的直流端口稳压电容C_dc1、直流端口稳压电容C_dc2形成的直流端口稳压电容组，直流端口稳压电容组并联四个电平臂，每个电平臂中部连接一个LC滤波器的电感端，四个LC滤波器的的电容端相互连接，四个LC滤波器的电感与电容连接处均连接1个低频四相变压器的低压侧，直流端口稳压电容组的两端作为直流端口，连接低压直流分散式配电网络。

每个电平臂为两电平、三电平、半桥多电平、全桥多电平中的一种。

本发明有益效果是：

1)以“低频-四相交流输电系统”作为主体输电网络，通过降低频率和增加相数实现输电能力与供电可靠性的提升；

2)以“低压直流汇集系统”作为分散式配电网络，通过减少电力变换环节实现新型源荷柔性接入及高效变换，并提高供电可靠性；

3)电力枢纽--四相电压源型变换器作为电力枢纽实现分散式直流配电网与主体低频四相输电网联通转换，通过电力电子装备可控性高的特点实现系统潮流控制。

附图说明

图1是本发明一种全电力电子化“低频-四相”独立电力系统结构图；

图2是本发明中“低频-四相”独立电力系统组网结构图；

图3是本发明中电力枢纽--四相电压源型变换器拓扑结构图；

图4是本发明中“低频-四相”输电线路等效模型电路图；

图5是本发明中不同输电方式输电能力比较图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。