[发明专利]一种集装箱式直流融冰系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种集装箱式直流融冰系统及控制方法。 

背景技术

近年我国南方地区冰冻雨雪灾害频发，电网中输电线路大面积覆冰，造成输电网中出现大量断线、倒塔，造成大面积的停电事故，也使得快速恢复送电变得非常困难。自2008年南方冰灾后，我国电力行业对输电线路的融冰做了大量研究，并相继开发了基于不控整流桥、基于SVC的直流融冰装置，并取得了一定的效果。其中基于SVC的直流融冰装置平时可工作于无功补偿方式，需要时可通过开关的切换将主回路拓扑转为直流融冰状态，可提高设备的使用率，得到了较为广泛的应用。 

然而在使用上述装置的同时也出现了一些问题，如基于SVC的直流融冰装置谐波污染严重，需要配备相应的谐波消除装备；装置体积大，安装复杂，拓扑切换时倒闸复杂，需要经过多个开关的切换才能实现。特别是作为移动式装置时，虽可采用集装箱方式安装，但集装箱、整流变压器体积庞大，运输极为不便，不具备移动式应有的安装简单、快速投运的特点。 

随着电力电子技术的发展，引入了全控型器件以解决晶闸管相控整流器普遍存在的谐波问题。但在链式结构中总模块直流电压各自悬浮，没有公共的直流母线，因而无法直接用于直流融冰当中，目前也尚未见有相关技术方案的文献报道。此外，也提出通过轻型直流输电（HVDC Light）的半桥模块化多电平（HBMMC）方案进行直流融冰，HVDC Light具有公共直流母线，天然地具备直流高压输出的条件，同时其交流侧连接电网，也具备动态无功补偿能力。但是，利用HVDC Light技术融冰也存在一些局限性，其中最为突出的就是HBMMC输出直流电压的可调范围小，必须在满足可控整流条件的直流电压以上进行调节，无法有效适应不同长度的输电线路，因而装置的可用率将大打折扣。 

发明内容

本发明针对现有的直流融冰装置的不足，提出一种集装箱式的直流融冰装置及控制方法，该融冰系统主回路采用基于全桥模块的模块化多电平换流器，三相上下桥臂的公共连接点引出作为公共直流母线的正负极，该装置可实现零起调压，并可输出较高的直流电压以实现对不同线路的融冰。 

本发明具体采用以下方案： 

一种集装箱式直流融冰系统，其特征在于： 

所述一种集装箱式直流融冰系统包括功率部分、倒闸部分； 

所述一种集装箱式直流融冰系统采用集装箱方式安装，功率部分安装于两个集装箱、开关倒闸部分安装于一个集装箱内； 

所述一种集装箱式直流融冰系统采用按功能划分的结构布置方法，所述功率箱与开关倒闸箱功能相对独立，功率箱与开关倒闸箱之间通过电缆相连，两功率箱间无连接线； 

所述功率部分采用三相链式结构、星形连接，各相由一个上桥臂和一个下桥臂及对应的桥臂电抗器组成，各桥臂由N个全桥功率模块串联组成，其中N为大于1的整数；三相上桥臂的首端相联形成的公共连接点作为直流母线的正极，三相下桥臂的尾端相联形成的公共连接点作为直流母线的负极； 

所述直流母线的正负极电压施加于待融冰线路上； 

所述倒闸部分包括联络开关、第一交流并网开关、第二交流并网开关、第一直流换相隔离开关、第二直流换相隔离开关； 

所述上桥臂通过桥臂电抗器及第一交流并网开关连接至I段交流母线，所述下桥臂通过桥臂电抗器及第二交流并网开关连接至II段交流母线，在上桥臂电抗器与第一交流并网开关的连接点和下桥臂电抗器与第二交流并网开关的连接点之间设置所述联络开关； 

所述集装箱式直流融冰系统的正极直流输出侧连接第一直流换相隔离开关； 

所述集装箱式直流融冰系统的负极直流输出侧连接第二直流换相隔离开关； 

所述一种集装箱式直流融冰系统采用公共连接点电位偏移的控制方式，具体为在上下桥臂的调制波中加入极性相反的直流偏置分量，使其在上下桥臂的公共连接点之间产生直流电压差，实现连续可调的直流输出电压； 

所述一种集装箱式直流融冰系统在直流侧采用各相可独立操作的第一直流换相隔离开关和第二直流换相隔离开关，实现对三相线路不同的融冰方法； 

所述一种集装箱式直流融冰系统除直流融冰外兼具无功补偿功能，其无功补偿功能既可补偿单段母线电压，亦可独立补偿两段母线电压，融冰系统可通过联络开关以改变其拓扑。 

本发明还进一步公开了一种基于前述集装箱式直流融冰系统的控制方法（即拓扑切换方法），其特征在于，所述方法包括以下步骤：