一种柔性输电用直流电容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种柔性输电用直流电容器。
【背景技术】
[0002]基于电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)的柔性直流输电和灵活交流输电装置，由于具有调节灵活、易于实现多端及网络化等特点，已经广泛的应用于电力系统中。例如，灵活交流输电中通过静止同步补偿器(STATC0M)、统一潮流控制器(UPFC)具有灵活有效地调节系统潮流、提高系统安全稳定性、充分提升电网的传输能力的优点。并且柔性直流输电(VSC-HVDC)非常适合应用于新能源接入、孤岛供电、城市中心供电和弱电网互联等领域，目前世界上也已有十余项工程。因此，基于电压源换流器的柔性直流输电和灵活交流输电装置是未来电网的重大核心技术与装备。
[0003]目前电压源换流器常用的拓扑有模块化多电平电压源型换流器(ModularMultilevel Converter, MMC)和 H 桥级联式多电平(Cascade H-bridge，CHB)。
[0004](I)模块化多电平VSC
[0005]2002年德国学者Marquardt等人公布了一种模块化多电平换流器拓扑，如图1所示。与H桥级联VSC类似，MMC是通过一系列结构相同的子单元(半桥或全桥)级联而成。其有直流母线。具模块化特性，易于扩展电压、容量，有较低的开关频率与损耗。
[0006](2) H 桥级联 VSC
[0007]H桥级联VSC是将多个具有独立直流侧电容的H桥模块串联，如图2所示。该技术不需要箝位二极管或飞跨电容器，且具有模块化的优势，便于灵活配置，安装和维护也比较方便，因此被广泛应用于电力系统用STATC0M装置中。
[0008]无论是模块化多电平电压源型换流器或H桥级联式多电平，都是由若干个具有相同基本结构的子模块组成。基本结构的子模块可以是如图3所示的半桥型子模块或如图4所示的全桥型子模块。
[0009]对于半桥型子模块和全桥型子模块来说，除了核心器件绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)之外，直流支撑电容器也是其关键部件之
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[0010]在换流器进行交直流转换的能量变换过程中，直流支撑电容器主要起到储存电能，提供电压支撑的重要作用。
[0011]在大容量柔性输电装置中，直流电容器的工作平均直流电压通常在1.2kV以上，典型值有1.2kV、l.5kV甚至更高，电压纹波小于10%，电压工作电流在1000A以上。同时，正常工况下电容电压主要波动频率包含基频及二倍频，特殊工况下可能包含四倍频及更高次谐波。直流电容器两端电压波形如图5所示。
[0012]随着柔性输电装置向更大容量的发展，直流电容器电压与电流参数也快速向上提升。现有直流电容器采用金属薄膜卷绕的干式电容器，矩形金属外壳封装，内部填充树脂或N2。此类干式电容器，实际上是由若干个电容芯子通过串并联多种组合方式构成的。例如:一个4.4kV，8000uF的电容器，是由320个2kV、10uF的基本电容芯子构成。每两个基本电容芯子串联构成4kV、50uF的电容芯子组件，然后160个同样的电容芯子组件并联构成一个完整的4kV、8000uF的电容器。在百兆瓦级的柔性输电装置换流器中，需要成百上千的电容器。在大电流、高电压以及快速能量转换的工况下，电容器很容易过流发热，而且长时间运行后，电容器也容易因为老化出现容值降低等现象。现在的柔性输电装置没有很好的方法对直流电容器进行状态监测，同时也没有对电容器进行有效的保护。
[0013]因此，如何设计一种能够更加有效的对电容器进行状态监测，同时控制过程更加智能的电容器就成为亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0014]本实用新型的目的在于提供一种柔性输电用直流电容器，通过对电容器内部的电压、温度的监控，能够更加智能的对电容器进行控制。
[0015]本实用新型提供一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，包括电容器、电阻、电压传感器、开关电源、控制单元和温度传感器；
[0016]电容器由电容芯子构成，多个电容芯子并联得到并联电容组，并联电容组串联得到电容器；
[0017]电阻为多个，每个电阻并联一个并联电容组，用于对电容芯子起到均压作用；
[0018]电压传感器为多个，每个电压传感器并联一个并联电容组，且电压传感器连接控制单元，用于测量并联电容组两端的电压信息，并将电压信息发送至控制单元；
[0019]开关电源为多个，每个开关电源连接一个并联电容组，用于通过电容芯子的两端获取直流电源；
[0020]控制单元连接开关电源，用于处理接收到的直流电容器的测量数据并控制开关电源；
[0021]温度传感器连接控制单元，用于测量直流电容器内部的温度信息，并将温度信息发送至控制单元。
[0022]优选的，电阻与并联电容器数量相同。
[0023]优选的，电压传感器与并联电容器数量相同。
[0024]优选的，开关电源与并联电容器数量相同。
[0025]优选的，控制单元还连接有远程控制器。
[0026]进一步优选的，控制单元与远程控制器通过光纤连接。
[0027]优选的，开关电源还连接由外部功率单元。
[0028]进一步优选的，外部功率单元连接开关电源的直流电源接口。
[0029]优选的，控制单元上连接有显示屏，用于通过显示屏显示电容器的状态信息
[0030]本实用新型的配电网低压负荷平衡调节装置具有以下优点:
[0031](I)通过对电容器内部的电压、温度的监控，能够更加及时的监控电容器的内部状态，同时通过控制单元有效的控制，保护电容器工作在正常工作状态下，防止电容器损坏；
[0032](2)通过控制单元与远程控制器的连接，能够更加方便的实现对电容器的智能控制;
[0033](3)通过控制单元的监控以及显示屏的显示，能够更加方便的了解到电容器的运行状态以及电容器内部的电压、温度等信息；
[0034](4)结构更加简单，能够有效的降低成本。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是模块化多电平电压源型换流器的结构图。
[0037]图2是H桥级联式多电平电压源型换流器的结构图。
[0038]图3是半桥型子模块的结构图。
[0039]图4是全桥型子模块的结构图。
[0040]图5是直流电容器两端电压波形图。
[0041]图6是本实用新型柔性输电用直流电容器的一个实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0042]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0043]图6是本实用新型的柔性输电用直流电容器的一个实施例的结构图。
[0044]如图6所示，图中电路中的符号为，C11…Cmn为电容芯子，TVl-TVM为电压传感器，札…Rm为电阻，SI...SM为开关电源，CTR为控制单元，TS为温度传感器。
[0045]如图1所示，本实施例的提供柔性输电用直流电容器，包括电容器、电阻&..%、电压传感器Τν?...??Μ、开关电源SL...SM、控制单元CTR和温度传感器TS。
[0046]本实施例具体的结构为:
[0047]电容器由电容芯子C11…C-通过相互串联和并联后构成，具体为N个电容芯子C11…Cin并联得到一个并联电容组，再由M个并联电容组串联得到电容器。
[0048]对于M各并联电容组，相应的设置有M个电阻IV..Rm，并且，对应的每个电阻并联一个并联电容组，以实现通过并联的电阻对电容芯子C11…Cmn起到均压作用。
[0049]同时，每个并联电容组还相应的并联一个电压