[发明专利]一种模块化直流潮流控制器

说明书

技术领域

本发明涉及潮流控制技术领域，特别是涉及一种模块化直流潮流控制器。

背景技术

近年来，直流电网凭借其优越的控制运行特性，已经成为解决新能源大规模并网的有效技术手段之一。直流电网具有三种基本拓扑结构，分别为树枝状、环状和网状，多种基本结构组合为复杂的直流电网。其中，网状结构具有较好的灵活性和冗余度，能够增加系统的可靠性，减少输电距离。但是，在含有环、网状结构的直流电网中，输电线路的数目大于换流站个数，导致线路上的潮流不能仅依靠换流站的控制实现有效调节，即存在直流潮流控制自由度不够的问题。因此，需要引入额外的直流潮流控制设备，通过增加控制自由度来实现对直流电网内线路潮流的有效控制。

当前，国内外研究人员已就直流潮流控制问题，提出了相关潮流控制设备，如可变电阻器，DC/DC变换器和辅助电压源。但是，这些设备普遍存在着制造费用高，或运行损耗大等问题，不利于工程推广。因此，论文(新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用[J].电网技术，2014，38(10)：2644-2650)提出了一种电流潮流控制器。除电容能量的变化外，它基本不与外部网络发生能量交换，对直流网络只起电流分配的作用，不需要承受系统级高电压，设备成本少，运行损耗低，具有较好的应用前景。但是，上述论文所提出的电流潮流控制器存在着运行模式多样，控制策略复杂等问题，同时，可能需要IGBT串联运行，触发一致性要求高，另外，由于是非模块化设计，当出现故障需要检修的时候，整个检修周期较长，影响较大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的直流潮流控制器是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化直流潮流控制器，不仅继承了现有电流潮流控制器的所有优点，同时，能够有效减少潮流控制设备的的运行模式，降低控制策略的复杂度，降低了IGBT管的触发一致性要求，且，模块化的设计方式，能够有效减少设备故检修周期，降低对整个系统正常运行的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种模块化直流潮流控制器，包括n个直流潮流控制器组和m个电容，其中，2≤n≤n_b，2≤m≤m_c，其中，n_b为连接于同一条直流母线上的直流线路的个数，U_pf0为所述直流潮流控制器组正常运行时的最大电压，U_c0为所述电容的额定电压，ceil为向上取整函数；

串联在直流母线以及所述直流母线的n条直流线路之间的每个所述直流潮流控制器组包括m个依次串联的直流潮流控制模块，每个所述直流潮流控制器组中的直流潮流控制模块的第一端与其他所述直流潮流控制器组中对应位置上的直流潮流控制模块的第一端相连，其公共端与对应位置的电容的一端连接，每个所述直流潮流控制器组中的直流潮流控制模块的第二端与其他所述直流潮流控制器组中对应位置上的直流潮流控制模块的第二端相连，其公共端与对应位置的电容的另一端连接；

每个直流潮流控制模块包括4个IGBT管T₁-T₄及其反并联二极管，IGBT管T₁的集电极与IGBT管T₂的集电极连接，其公共端作为所述直流潮流控制模块的第一端，IGBT管T₃的发射极与IGBT管T₄的发射极连接，其公共端作为所述直流潮流控制模块的第二端，所述IGBT管T₁的发射极与IGBT管T₃的集电极连接，其公共端作为与所述直流母线或者相邻直流潮流控制模块相连的一端，所述IGBT管T₂的发射极与IGBT管T₄的集电极连接，其公共端作为与所述直流线路或者另一个相邻直流潮流控制模块相连的一端。

优选地，每个直流潮流控制模块包括的4个IGBT管T₁-T₄均为主动关断型IGBT管。

优选地，所述模块化直流潮流控制器包括4个所述直流潮流控制器组。

优选地，所述模块化直流潮流控制器包括3个所述电容。

优选地，所述模块化直流潮流控制器包括6个所述直流潮流控制器组。

优选地，所述模块化直流潮流控制器包括3个所述电容。