[发明专利]一种基于三相H桥的电压电流转换开关

说明书

本发明提供了一种基于三相H桥的电压电流转换开关，包括送端三相换流器和受端三相换流器；送端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，以及受端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，通过交流电缆连接；交流电缆包括第一极交流电缆、第二极交流电缆和第三极交流电缆。与现有技术相比，本发明提供的一种基于三相H桥的电压电流转换开关，减小了三极导线电压极性翻转时，直流电流的变化速率，同时也减小了极间电流转换开关需要断开的电流。

技术领域

本发明涉及输电技术领域，具体涉及一种基于三相H桥的电压电流转换开关。

背景技术

近年，城镇化发展速度进一步加快，城市用电负荷不断增长，客观上要求电网规模与传输容量保持持续发展，然而目前城市电网普遍存在以下问题。

城市用电负荷增加，交流线路输送能力不足，线路走廊匮乏。对于重载的交流线路，无法通过加装FACTS装置大幅提高输送能力，而新建线路遇到的阻力越来越大，特别是进城的线路工程，在征地、环保方面难以得到支持。城市电网结构日益紧密，短路电流问题突出。

城市电网发展速度较快，电网线路相互交织，紧密程度较高，等效阻抗较小，导致电网的短路电流水平较高。如采用新建交流线路来解决城市电网供电能力不足的问题，将会造成电网进一步紧密，等效阻抗进一步减小，从而导致短路电流增大，影响电网安全运行。

城市电网无功电压调节日趋困难，电压稳定性问题不容忽视。城市电网中电缆线路日益增多，市区变电站受用地限制，感性无功配置普遍不足，无功电压调节日趋困难，尤其是电网低谷负荷时段，电压偏高情况严重。此外，城市电网中空调负荷、电动机负荷比重较大，由于快速的动态无功调整能力不足，电网高峰负荷时段动态电压稳定问题逐渐突出。

鉴于上述问题，有必要研究新的技术手段，既要充分发挥现有线路走廊输的输电潜力，又要防止出现短路电流超标和动态无功支撑不足等问题。

从输电线路方面来看，制约交流线路传输容量的主要因素是绝缘耐受能力。目前，交流系统的绝缘按照电压峰值设计，但是传输容量是由电压有效值决定，仅为峰值的71％。研究表明，交流线路在直流方式下运行，由于绝缘层内的电场分布、发热情况等方面的差异，交流线路的直流绝缘强度几乎是交流电压的2～3倍或更大。另外，对于电缆线路，由于其电容要比架空线路大得多，如果采用交流输电方式并且当电缆长度超过一定数值(如40～60km)时，就会出现电容电流占用电缆芯线全部有效负载能力的情况，而采用直流输电方式，其稳态电容电流仅是由纹波电压引起，数值很小，故电缆的送电长度几乎不受电容电流的限制。

综上，需要提供一种将三相交流线路改造为柔性直流输电的方案，特别是需要提供一种极间电压电流转换开关，减小在其切换过程中需要断开的电流值。。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于三相H桥的电压电流转换开关。

本发明的技术方案是：

所述开关包括送端三相换流器和受端三相换流器；所述送端三相换流器接入送端交流系统，所述受端三相换流器接入受端交流系统；

所述送端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，以及所述受端三相换流器中每相的上桥臂和下桥臂的连接点，通过交流电缆连接；

所述交流电缆包括第一极交流电缆、第二极交流电缆和第三极交流电缆。

优选的，所述送端三相换流器和受端三相换流器均为H桥多电平换流器；

所述H桥多电平换流器的上桥臂和下桥臂均包括N个串联的H桥功率子模块，N至少为2；所述上桥臂和下桥臂通过导线连接；

优选的，所述H桥功率子模块包括依次并联的第一桥臂、电容和第二桥臂；

所述第一桥臂包括两个串联的全控型器件，第二桥臂也包括两个串联的全控型器件；