[发明专利]一种单向直流-直流自耦变压器

摘要

本发明公开了一种单向直流‑直流自耦变压器，用于单向地在两个直流系统间传输直流功率，其通过对换流器、整流器以及交流链路的优化设计，改进现有单向直流‑交流‑直流变换技术存在的换流器容量大、交流链路容量大、运行损耗高的缺陷，通过利用电压源型换流器控制单向直流‑直流自耦变压器的交流电压从而实现控制从低电压的第一直流系统向高电压的第二直流系统传输的直流功率，或者从高电压等级的第二直流系统向低电压等级的第一直流系统传输的直流功率，即实现两直流系统间的功率传输，且同时具有双向直流故障隔离能力的优点。本发明还公开了相应的高、低压侧直流故障隔离方法。

主权项

1.一种单向直流‑直流自耦变压器，用于从高电压等级的第二直流系统向低电压等级的第一直流系统单向传输直流功率，其特征在于，该自耦变压器包括第一电压源型换流器、不控整流器和第二电压源型换流器，其中，所述第一电压源型换流器的正极和第二直流系统的正极相联接，第一电压源型换流器的负极和不控整流器的正极相联接，不控整流器的负极和第二电压源型换流器的正极相联接，第二电压源型换流器的负极和第二直流系统的负极相联接，同时所述不控整流器的正极和负极分别与第一直流系统的正极和负极相联接，且所述第一电压源型换流器、不控整流器和第二电压源型换流器的交流侧互联在一起；通过利用两电压源型换流器控制单向直流‑直流自耦变压器的交流电压从而实现控制从第二直流系统向第一直流系统传输的直流功率；所述不控整流器进一步地由正极子整流器和负极子整流器串联组成，其中所述正极子整流器的负极和负极子整流器的正极相联接，且联接点处接地；若第一直流系统和第二直流系统为双极性直流系统，当第一直流系统或第二直流系统的正极发生故障时，通过隔离第一电压源型换流器和正极子整流器，仅维持负极子整流器和第二电压源型换流器处于运行状态仍能使单向直流‑直流自耦变压器的非故障部分保持正常运行，若第一直流系统的负极或第二直流系统的负极发生故障时，通过隔离负极子整流器和第二电压源型换流器，仅保持第一电压源型换流器和正极子整流器运行仍可以使得非故障部分的第一直流系统和第二直流系统维持功率传输能力；不控整流器和电压源型换流器的交流侧经过一个两绕组或多绕组的交流变压器互联在一起，所述不控整流器和电压源型换流器的交流侧各经过交流变压器或相电抗器联接至一交流公共母线，或者直接联接至一交流公共母线；所述电压源型换流器采用模块化多电平换流器拓扑时，其每个桥臂的部分子模块为具备阻断直流故障电流能力的子模块，从而在第二直流系统发生直流故障时可为单向直流‑直流自耦变压器提供直流故障隔离；当所述电压源型换流器的额定直流电压不够时，在电压源型换流器的每个桥臂上额外串联半桥子模块从而增加所述电压源型换流器的耐压，使得在第一直流系统发生直流故障时可为单向直流‑直流自耦变压器提供直流故障隔离，同时使得电压源型换流器不因为承载过电压而损毁。