专利名称：一种高压换流电路拓扑方法及结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种交直流转换电路拓扑方法，尤其是指一种高压换流电路拓扑方
法，实现高压大容量交直流转换，属于一种新新型换流电路拓扑结构。
背景技术：
在现在的高压换流技术中仍多采用IGBT装置换流。在基于IGBT的换流装置中，为 了提高换流装置的容量，通常采用的两种方法桥臂器件的串并联；换流器的多重化技术。 又主要以下面两种技术方式为代表 (l)ABB主要采用两电平结构或三电平结构，其提升电压等级是采用最直接的桥臂 器件串联的方式来实现，控制简单。但采用这种桥臂器件的串并联方式存在以下不足
a.输出调制频率等于IGBT频率，输出电压谐波大。
b.输出电压阶数少，dU/dt大。 c.串联IGBT需要加吸收电路增加了损耗，且IGBT为压接式不易购买。
d.对故障的冗余性小，当一个IGBT出现故障，系统就必须停止工作。
e.要采用压接式IGBT，难购买，成本高。 (2)西门子采用多功率单元的多重化技术，通过增加功率单元数量来提升电压等 级，其交流部分是多电平叠加技术。具有dU/dt小、产生的谐波含量极低、开关损耗小，无 IGBT器件串联的均压问题等优点，但是缺点是控制复杂。且模块间电容电压平衡算法复杂， 稳定性不高；故障冗余性低，一个模块故障，整个系统必须停止工作。根据上述分析，目前的 高压换流技术仍存在一些不足，因此很有必要对此加以改进。
发明内容
本发明的主要目的在于针对以上所述现有高压换流方法的不足，本发明提出一种 基于IGBT的换流装置的高压换流方法，该方法故障冗余性好，无IGBT器件串联的均压问 题，dU/dt小，主电路拓扑结构可以实现高压大容量交直流转换的方法。
本发明的另一目的是提出一种上述方法的结构。
本发明的发明目的是通过下述技术实施方案实现的 —种高压换流电路拓扑方法，通过多个由IGBT与两电平三相桥和三相电抗器组 成的换流功率单元，分别与变压器副边输出绕组连接，多个独立的换流功率单元直流侧通 过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出，形成一个高压换流电路拓扑。整个电路 拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。
根据本发明方法所提出的一种高压换流装置的高压换流电路拓扑结构，由多个独 立的换流功率单元，和变压器组成。其中所述的换流功率单元主要是由基于IGBT的两电平 三相桥和三相电抗器构成，变压器原边单绕组输入接三相高压交流电源，副边为多绕组输 出，每个绕组与独立换流功率单元交流输入端连接。多个独立的换流功率单元直流侧通过 一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出。整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入， 一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。
本发明优点 a.此换流站基于电力电子模块化设计原理，采用多重化技术，通过增加功率单元 数量来提升电压等级，无IGBT器件串联的均压问题； b.换流功率单元交流部分通过变压器耦合，可实现多脉冲叠加，N个功率单元组
合，总体等效开关频率等于单个功率单元的N倍，电压阶数多，dU/dt小； c.由于等效开关频率高，因此产生的谐波含量极低； d.采用了模块式IGBT，开关损耗小，换流变流器本身的效率高； e.换流功率单元(含模块式IGBT)、电抗器等都为低压常规部件，器件购买容易，
制造难度相对较小，可靠性高； f.对于不同的电压和电流等级，可以通过简单连接达到要求；
g.系统故障冗余高，一个换流功率单元故障，系统仍可降额工作。
图1换流功率单元直流侧直接串联的电路拓扑结构 图2换流功率单元直流侧通过斩波模块串联的电路拓扑结构 附图标记1 :三相交流变压器；2 :换流功率单元；3 :三相交流滤波电容；4 :三相 交流电抗器；5 :基于IGBT的两电平三相桥；6 :直流放电电阻；7 :直流支撑电容；8 :IGBT斩 波模块。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施列对本发明作进一步的描述。 附图给出功率单元直流侧串联的两种方式的电路拓扑实例。图1为直接串联，图2 为通过斩波模块串联。附图中是由6个换流功率单元，和一个变压器构成。图例所示所述 的功换流率单元主电路部分由基于IGBT的两电平三相桥，三相交流电抗器，三相交流滤波 电容，直流支撑电容，直流放电电阻，以及IGBT斩波模块构成。从附图可以看出，本发明所 述高压换流装置的换流功率单元主要是由基于IGBT的两电平三相桥和三相电抗器构成， 变压器原边单绕组输入接三相高压交流电源，副边为多绕组输出，每个绕组与独立换流功 率单元交流输入端连接。多个独立的换流功率单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个 高压可控直流输出。整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入， 一端是高压直流输出，实 现交流与直流互相转换。其中 图1指示出高压换流装置的换流功率单元电路拓扑；高压换流装置的换流功率单 元电路拓扑一端为三相交流输入连接点A2，B2，C2。三相交流滤波电容3并联在三相交流输 入连接点A2， B2， C2的三相交流输入侧。三相交流输入连接点A2， B2， C2与三相交流电抗 器4的输入端连接，电抗器4的输出端连接到基于IGBT的两电平三相桥5的交流输入端， 三相桥5的直流输出端Ud2+，Ud2-并接于直流放电电阻6和直流滤波电容7。整个功率单 元一端是低压三相交流输入端A2， B2， C2 ;—端是低压直流输出端Ud2+， Ud2-。
图1所示的高压换流装置中有6个换流功率单元，6个换流功率单元的直流输出 端Ud2+，Ud2_上下串联起来构成高压换流电路拓扑的高压直流输出端Udl+，Udl-。高压交流输入端A， B， C连接到交流三相变压器1原边绕组，变压器1副边有6个低压三相绕组输 出，分别连接到6个换流功率单元的交流输入端。整个高压换流电路拓扑一端为高压三相 交流输入A， B， C ;一端是高压直流输出端Udl+， Udl-。 图2指示出另一种高压换流装置功率单元，与图1有所不同，在两电平三相桥5的 直流输出端Ud2+， Ud2-，另外并联有一个IGBT斩波模块8。整个功率单元一端是三相交流 输入端A2， B2， C2 ;—端是斩波输出端Udchop2， Ud2-。 图2所示的高压换流装置中有6个换流功率单元，6个换流功率单元的斩波输出端 上下串联构成高压换流电路拓扑的高压斩波输出端Udchopl， Udl-。高压交流输入端A， B， C连接到交流三相变压器1原边绕组，变压器1副边6个低压三相绕组输出，分别连接到6 个换流功率单元的交流输入端。整个高压换流电路拓扑一端为高压三相交流输入A， B， C; 一端是高压斩波输出端Udlchopl， Udl-。
权利要求
一种高压换流电路拓扑方法，其特征在于高压换流装置的高压换流电路拓扑结构，由多个独立的换流功率单元，和变压器组成；通过多个由IGBT与两电平三相桥和三相电抗器组成的换流功率单元，分别与变压器副边输出绕组连接，多个独立的换流功率单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出，形成一个高压换流电路拓扑；整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。
2. —种高压换流装置，其特征在于所述的高压换流装置的换流功率单元主要是由基 于IGBT的两电平三相桥和三相电抗器构成，变压器原边单绕组输入接三相高压交流电源， 副边为多绕组输出，每个绕组与独立换流功率单元交流输入端连接；多个独立的换流功率 单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出；整个电路拓扑结构一端是 高压三相交流输入， 一端是高压直流输出。
3. 如权利要求2所述的高压换流装置，其特征在于所述的高压换流装置的高压换流 电路拓扑结构一端为三相交流输入连接点；三相交流滤波电容并联在三相交流输入连接 点的三相交流输入侧；三相交流输入连接点与三相交流电抗器的输入端连接，电抗器的输 出端连接到基于IGBT的两电平三相桥的交流输入端，三相桥的直流输出端并接于直流放 电电阻和直流滤波电容；整个功率单元一端是低压三相交流输入端；一端是低压直流输出丄山顺。
4. 如权利要求2所述的高压换流装置，其特征在于所示的高压换流装置中有6个换 流功率单元，6个换流功率单元的直流输出端上下串联起来构成高压换流电路拓扑的高压 直流输出端；高压交流输入端连接到交流三相变压器原边绕组，变压器副边有6个低压三 相绕组输出，分别连接到6个换流功率单元的交流输入端。
5. 如权利要求2所述的高压换流装置，其特征在于在两电平三相桥的直流输出端，另 外并联有一个IGBT斩波模块；整个功率单元一端是三相交流输入端；一端是斩波输出端。
6. 如权利要求2所述的高压换流装置，其特征在于高压换流装置中有6个换流功率 单元，6个换流功率单元的斩波输出端上下串联构成高压换流电路拓扑的高压斩波输出端； 高压交流输入端连接到交流三相变压器原边绕组，变压器副边6个低压三相绕组输出，分 别连接到6个换流功率单元的交流输入端。
全文摘要
一种高压换流电路拓扑方法及结构，通过多个由IGBT与两电平三相桥和三相电抗器组成的换流功率单元，分别与变压器副边输出绕组连接，多个独立的换流功率单元直流侧通过一定方式串联起来组成一个高压可控直流输出，形成一个高压换流电路拓扑。整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。高压换流电路拓扑结构由多个独立的换流功率单元，和变压器组成。整个电路拓扑结构一端是高压三相交流输入，一端是高压直流输出，实现交流与直流互相转换。本发明主要优点是采用多重化技术，通过增加功率单元数量来提升电压等级，无IGBT器件串联的均压问题；换流功率单元交流部分通过变压器耦合，可实现多脉冲叠加。
文档编号H02M7/12GK101783600SQ20091022676
公开日2010年7月21日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者周细文, 张志学, 忻力, 敬华兵, 曹霄, 李军, 梁文, 毕金融, 王小方, 章辉 申请人:株洲变流技术国家工程研究中心有限公司