[发明专利]一种用于多电平电压源换流器的连接电抗器

说明书

技术领域

本发明属于特种电力电抗器领域，具体涉及一种用于多电平换流器的具有铁芯的连接电抗器。

背景技术

在连接电网的电压源换流器中，连接电抗器起到将感抗引入电压源换流器与电网之间的作用。感抗的引入使得电压源换流器与电网电压之间有一个缓冲带，从而可以通过调节电压源换流器的输出电压幅值和相位来控制其向电网输出的有功/无功功率。

连接电抗器的主要部件是绝缘导线制成的线圈。绝缘导线圈可以构造成空心体的型式，称为空心电抗器，也可以围绕磁性材料的磁芯缠绕，称为铁心电抗器。电压源换流器的连接电抗通常采用空心电抗，空心电抗的特征在于其不会产生饱和现象，电感值较为稳定。

在图1中示出了一种多电平电压源换流器的结构，多电平换流器由六只换流桥臂A1～A6组成，六只桥臂以两支为一组,如A1与A4，A2与A5，A3与A6进行串联，串联连接点通过变压器5接入交流系统6，三组桥臂在两端以星形方式相连。星形连接点分别形成换流器的正极(+Udc)和负极(-Udc)。桥臂由半桥型式的功率模块M1～Mn及电抗器L串联而成，其中的电抗器为空心电抗器。一个相单元中流过的电流有相位相同的交流电流(参考图1中的电流方向)，称为共模电流，也有相位相差180°的交流电流，称为差模电流。

其中，差模电流直接流入交流侧线路，是换流器正常工作所必须的工作电流，而共模电流在三组相单元中形成流通回路，通常不会流入直流线路和交流线路。共模电流对于换流器的正常工作没有影响，但是共模电流流过换流器桥臂中的导体、开关器件和电容器，会引起换流器桥臂的损耗增大和电容电压波动加剧等问题。现在市面上有E型与I型铁芯结合的电抗器铁芯，解决的是气隙大小的调节问题，而没有做消除共模电流影响的改进设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有共模电流抑制作用的连接电抗器，解决了换流器桥臂存在的损耗增大和电容电压波动加剧的问题。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的一种用于多电平电压源换流器的连接电抗器，包括分别具有左侧芯柱、右侧芯柱和中间芯柱的第一E型铁芯和第二E型铁芯，所述第一E型铁芯与第二E型铁芯相对间隔放置，上述在两个左侧芯柱之间以及两个右侧芯柱之间的空间间隔作为侧部气隙，两个中间芯柱之间的空间间隔作为中部气隙，中部气隙的长度大于侧部气隙的长度；还包括第一绝缘导线圈和第二绝缘导线圈，第一绝缘导线圈缠绕第一E型铁芯与第二E型铁芯相对的两个左侧芯柱并包覆该两个左侧芯柱之间的侧部气隙，第二绝缘导线圈缠绕第一E型铁芯与第二E型铁芯相对的两个右侧芯柱并包覆该两个右侧芯柱之间的侧部气隙，并且第一绝缘导线圈以电流方向为逆时针绕制在两个左侧芯柱外表面上，第二绝缘导线圈以电流方向为顺时针绕制在两个右侧芯柱外表面上。

所述第一绝缘导线圈一侧的端口和第二绝缘导线圈在相同侧的端口分别连接外部的多电平换流器的两个AC相位端子，第一绝缘导线圈与第二绝缘导线圈的各自另一侧的端口共接后与外部的AC供电系统电性连接。

进一步，所述中部气隙长度是侧部气隙长度的3倍，同时侧部气隙G1的长度大于等于临界长度，该临界长度为电抗器在正常运行工况下不产生磁饱和的长度。由于中部气隙的长度远大于侧部气隙，因此中部气隙的磁阻远大于侧部气隙的磁阻，依此原理可以实现对共模电流的抑制作用。

上述的一个中部气隙和两个侧部气隙中填充树脂。树脂可以方便的填充气隙空间，并且能够保持铁芯的结构稳固以及电气性能稳定性。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明的一种用于多电平电压源换流器的连接电抗器，其利用两个E型铁芯相对设置时中部气隙与侧部气隙的显著差异，可以在充分抑制共模电流的情况下尽量减轻对差模电流的影响，从而实现换流器桥臂损耗的降低以及提高电容电压的稳定性。

附图说明

图1为一种多电平电压源换流器的结构图。

图2为本发明的用于多电平换流器的连接电抗器的结构图。

图3为本发明的连接电抗器与多电平换流器连接的一个应用实施例。

图4为本发明的连接电抗器中差模电流的流向示意图。

图5为本发明的连接电抗器中共模电流的流向示意图。

具体实施方式

实施例

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。