一種基于dc/dc變換器的直流電網全功率循環的試驗電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子系統，具體涉及一種基于DC/DC變換器的直流電網全功率循環的試驗電路。
【背景技術】
[0002]高壓直流輸電系統及其網絡的建設已成為世界范圍內電力領域的一個重要發展方向，印度、巴西等國都在規劃建設特高壓直流輸電工程，俄羅斯計劃通過直流輸電技術實現電力西送，歐洲“超級電網(Super Grid)”計劃和美國2030年電網規劃(Grid 2030)，都提出了直流電網的建設規劃。
[0003]目前，我國是世界上在建和在運行直流輸電工程最多的國家，柔性直流輸電工程也在加速建設中。自2011年首條柔性直流輸電工程投運以來，我國又相繼完成了舟山海島互聯多端柔性直流輸電工程和南澳風電場并網多端柔性直流輸電工程，正處于實施階段的廈門柔性直流工程，都將為未來建設多端直流和直流電網提供便利條件。
[0004]高壓DC/DC變換器作為直流網絡中的關鍵設備，用以實現網間功率交互、分層分級直流電網的構建、風電場的直流匯集、送出、隔離和網絡故障抑制，有效解決了現有交流并網系統容性電流大、運行可靠性低等問題，同時可提供緊急功率支援，減少了附加備用電源的建設成本，降低可再生能源的發電成本，提高直流網絡運行的可靠性，從而推動了海上風電等可再生能源的發展及應用，為打造低碳環保和綠色可持續發展社會做出貢獻。
[0005]DC/DC變換器作為不同電壓等級直流線路或網絡的連接設備，其功能和可靠性直接關系直流電網的效率和安全。由于直流線路或網絡涉及大容量電能變換，需要電壓和電流等級較高的DC/DC變換器，其工作機理復雜，研制難度大，目前僅有少數機構開展小容量實驗樣機研制工作，離實際工程應用要求差距較大，而相關的試驗方法研究工作仍處于空白狀態。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的上述缺陷，本發明提出了一種基于DC/DC變換器的直流電網全功率循環的試驗電路，其包括:直流電壓源、交流電源和DC/DC變換器;DC/DC變換器的兩側分別設置一個直流電壓源;與DC/DC變換器連接的直流電壓源的另一側與交流電源的連接。
[0007]DC/DC變換器兩側分別設有四個觸點。交流電源包括:由交流電壓源和兩個斷路器串聯組成的斷路器支路;交流電壓源的一端與斷路器支路的中點相連，其另一端接地。
[0008]直流電壓源包括:變壓器、三相整流橋、平波電抗、兩個電容和兩個隔離開關;三相整流器、平波電抗和兩個電容依次連接構成串聯回路;其中，電容串聯支路的中點接地，電容串聯支路的兩端分別與兩個隔離開關相連;變電壓器的副邊與三相整流橋相連，變電壓器的原邊與斷路器支路相連。
[0009]在正常工作模式下，當一個三相整流器整流運行，另一個三相整流器逆變運行，隔離開關選擇所述DC/DC換流器的兩端的觸點時，功率從DC/DC變換器一側的直流電壓源向其對側的直流電壓源傳輸，電容串聯支路在平波電抗一端的直流母線極性為正，電容串聯支路在三相整流器一端的直流母線極性為負。
[0010]當兩個三相整流器運行狀態互換，且隔離開關的位置保持不變時，功率傳輸方向翻轉，電容串聯支路的直流母線極性同時翻轉。當兩個三相整流器運行狀態不變，而隔離開關選擇DC/DC變換器的中間觸點時，功率的傳輸方向再次翻轉，直流母線極性保持不變。
[0011]與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有如下有益效果:
[0012]1、本發明采用兩只電容C串聯，選擇性的將電容中點接地，形成正負電壓，用DC/DC變換器來滿足正負對稱的直流電網；
[0013]2、本發明的試驗電路能夠實現功率雙向傳輸，同時還實現了母線電壓極性的反轉，能夠全電壓、全電流、四象限考核試品的電氣特性。
[0014]3、本發明試驗電路兩側的換流器分別處于整流狀態和逆變運行狀態，電源輸出的能量由整流側注入，又從逆變側反饋給電源，從而實現電路的全功率循環，交流電源只需補充試驗電路中損耗的能量，極大限度降低了試驗的用電量，節約運行成本，經濟環保性高。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的直流電網全功率試驗電路圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1對本發明的試驗電路作進一步詳細的描述。
[0017]本申請主要針對直流電網用DC/DC變換器全功率循環試驗方法進行。圖1所示為該試驗電路原理圖，該電路主要有交流電源、直流電壓源1、直流電壓源2和試品四個部分組成。交流電源部分包括接地E、交流電壓源AC、斷路器QFl和QF2，該部分是整個試驗電路的基礎電源，為試驗電路提供能量來源。直流電壓源I由變壓器TMl、三相整流橋Ul、平波電抗L1、兩只串聯電容Cl、隔離開關QSl和QS2組成，變電壓器TMl原邊經過斷路器與交流電源相聯接，副邊與整流橋Ul聯接，整流橋Ul將交流電源的輸送的交流電整流輸出為直流電流，經過平波電抗LI對電容CI充電，形成波動幅度很小的直流電壓，兩只電容中點接地，直流電壓正負對稱。直流電壓源2結構與功能與直流電壓源I一致，區別在于電壓等級不同。試品部分為一臺被試DC/DC變換器，通過隔離開關分別與直流電壓源I和直流電壓源2直流輸出端相聯接。
[0018]直流母線電壓極性、功率傳輸方向由換流器工作模式和隔離開關QSl、QS2、QS3、QS4所選擇的觸點位置共同決定。正常工作模式下，三相整流橋Ul整流運行，三相整流橋U2逆變運行，隔離開關QS1、QS2、QS3、QS4分別選擇觸點1、3、5、7，功率由DC/DC變換器土 UdI側向土 Ud2側傳輸，直流母線極性為上正下負；若三相整流橋Ul逆變運行，三相整流橋U2整流運行，則功率和直流母線極性同時反轉；若三相整流橋Ul逆變運行，三相整流橋U2整流運行，同時四個隔離開關分別切換至2、4、6、8觸點位置，則功率反轉，直流母線極性保持不變。
[0019]試驗開始，首先合上隔離開關QS1、QS2、QS3、QS4，分別置于1、3、5、7觸點位置，然后斷路器QFl和QF2合閘，解鎖并啟動換流器Ul，DC/DC變換器靠近三相整流橋Ul側的橋臂解鎖并進行預充電，電容器Cl充電至一定電壓水平后，啟動試品DC/DC變換器，待電容器C2充電穩定后，解鎖三相整流橋U2并逆變運行，調節三相整流橋U2的觸發角度使得回路電流水平達到試驗要求值，然后同時調節三相整流橋Ul和三相整流橋U2的觸發角度，維持直流電流值不變，直至試驗電壓達到試驗要求值，試驗電路進入穩定運行狀態。
[0020]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種基于DC/DC變換器的直流電網全功率循環的試驗電路，其特征在于，包括:直流電壓源、交流電源和DC/DC變換器； 所述DC/DC變換器的兩側分別設置一個所述直流電壓源； 與所述DC/DC變換器連接的所述直流電壓源的另一側與所述交流電源的連接。2.根據權利要求1所述的試驗電路，其特征在于，所述DC/DC變換器兩側分別設有四個觸點。3.根據權利要求2所述的試驗電路，其特征在于， 所述交流電源包括:由所述交流電壓源和兩個斷路器串聯組成的斷路器支路； 所述交流電壓源的一端與所述斷路器支路的中點相連，其另一端接地。4.根據權利要求3所述的試驗電路，其特征在于， 所述直流電壓源包括:變壓器、三相整流橋、平波電抗、兩個電容和兩個隔離開關； 所述三相整流器、所述平波電抗和所述兩個電容依次連接構成串聯回路； 其中，電容串聯支路的中點接地，所述電容串聯支路的兩端分別與所述兩個隔離開關相連； 所述變壓器的副邊與所述三相整流橋相連，所述變壓器的原邊與所述斷路器支路相連。5.根據權利要求4所述的試驗電路，其特征在于， 在正常工作模式下，當一個三相整流器整流運行，另一個三相整流器逆變運行，所述隔離開關選擇所述DC/DC換流器的兩端的觸點時，功率從所述DC/DC變換器一側的直流電壓源向其對側的直流電壓源傳輸，所述電容串聯支路在所述平波電抗一端的直流母線極性為正，所述電容串聯支路在所述三相整流器一端的直流母線極性為負。6.根據權利要求5所述的試驗電路，其特征在于， 當兩個三相整流器運行狀態互換，且所述隔離開關的位置保持不變時，所述功率傳輸方向翻轉，所述電容串聯支路的直流母線極性同時翻轉。7.根據權利要求6所述的試驗電路，其特征在于， 當兩個三相整流器運行狀態不變，而所述隔離開關選擇所述DC/DC變換器的中間觸點時，所述功率的傳輸方向再次翻轉，所述直流母線極性保持不變。
【專利摘要】本發明提出了一種基于DC/DC變換器的直流電網全功率循環的試驗電路，其包括：直流電壓源、交流電源和DC/DC變換器；DC/DC變換器的兩側分別設置一個直流電壓源；與DC/DC變換器連接的直流電壓源的另一側與交流電源的連接。本發明實現功率雙向傳輸的同時還實現了母線電壓極性的反轉，從而在全電壓、全電流和四象限等方面考核試品的電氣特性。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105652117
【申請號】
【發明人】楊俊 , 藍元良, 馮健, 王秀環
【申請人】國網智能電網研究院, 國網浙江省電力公司, 國家電網公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月29日