一种降低直流侧谐波的换流器结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于直流输电领域，特别设及一种降低直流侧谐波的换流器结构。
【背景技术】
[0002] 柔性直流输电采用电压源换流器，可W独立调节有功和无功的传输、提高交流系 统的输电能力，易于构成多端直流输电系统，在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电W及 交流系统互联等应用领域，具有明显的竞争力。
[0003] 目前柔性直流输电电压源换流器拓扑多采用模块化多电平（modular multi? level converter) 技术，当采用半桥子模块构成 MMC 换流器时，存在直流侧短路故障电流无 法阻断的问题；当采用全桥子模块构成MMC换流器时，具有成本高、损耗大的缺点。桥臂交替 导通多电平换流器(Alternate-Arm Multilevel Conve;rte;r)，简称AAMC是电压源换流器的 另外一种选择，与MMC换流器相比，AAMC换流器桥臂由多个全桥子模块和开关器件串联组 成，上下桥臂轮流导通，每个桥臂只导通半个周期，W此产生输出交流电压和直流电压，其 子模块数量相对MMC可W大大降低，桥臂电流有效值也将大大下降，成本、损耗与采用半桥 子模块的MMC换流器相比增加不多。
[0004] 如附图1所示的AAMC换流器，基于基尔霍夫节点电流定律，可W得到阀组上半部分 和下半部分的交直流电流禪合关系如下：
[0005]
(1)
[0006] W阀组上半部分Ξ个桥臂的开关函数代入，可W得到阀组上半部分的电流关系如 下：
[0007] iDCp(t) + icapp(t) = Sap(t)iap(t)+Sbp(t)ibp(t)+Scp(t)icp(t) (2)
[000引假设上下桥臂轮流导通（即不同时导通，且每个桥臂导通半个周期），w上、下桥臂 切换时a相电流的相位δ为初相位，得到Ξ相电流的表达式如下：
[0009]
C3)
[0010] 假设a相在t = 0时换流，b相、C相依次延迟个周期进行上、下桥臂的换流，则可 W得到阀组上半部分Ξ个桥臂的开关函数如下：
[0011]
(4)
[0012] 开关函数如附图2所示，将开关函数代入式(2)，则阀组上半部分Ξ个桥臂电流之 和可W用下面的表达式来表示：
[0015] 上述电流实际上可W下式所表示的波形进行周期性重复得到：
[0016]
(7)
[0017] 直流侧电流如附图3所示的，从该图可W看到直流侧电流是一个六脉动电流，含有 化次谐波分量。因此，直流侧电流的六脉动特性是AAMC换流器的一个重要特征，其中含有的 谐波分量将影响阀组的运行，并对直流线路周围的通讯等设施形成干扰，因此需要在换流 器直流侧装设电容器、电抗器进行滤波。由于谐波次数低、在一些工况下幅值比较大，需要 很大的电抗器才能使谐波电流满足电网运行规范的要求。因此，需要提出改进的阀组结构， 降低直流侧谐波电流。
【发明内容】
[001引本发明的目的，在于提供一种串联的AAMC阀组结构，该结构通过让上、下两个串联 的AAMC阀组直流侧纹波电压的峰、谷互相错开，来降低总的直流电压的纹波。
[0019] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
[0020] 采用Ξ绕组的换流变压器，Ξ绕组换流变压器的第1绕组与电网相连，第2绕组与 第一桥臂轮流导通的换流阀组的交流端口相连，第3绕组与第二桥臂轮流导通的换流阀组 的交流端口相连，第2绕组输出的交流电压相位领先或滞后第3绕组输出的交流电压相位 30。；
[0021] 第一桥臂轮流导通的换流阀组由6个桥臂组成，每个桥臂由多个Η桥子模块和多个 开关器件串联组成，桥臂1、2、3的第1连接点连接组成该阀组的直流正极;桥臂4、5、6的第2 连接点连接组成该阀组的直流负极;桥臂1的第2连接点与桥臂4的第1连接点连接组成，然 后经过A相换流电抗器与换流变压器第2绕组的A相相连;桥臂2的第2连接点与桥臂5的第1 连接点连接组成，然后经过B相换流电抗器与换流变压器第2绕组的B相相连;桥臂3的第2连 接点与桥臂4的第6连接点连接组成，然后经过C相换流电抗器与换流变压器第2绕组的C相 相连；
[0022] 第二桥臂轮流导通的换流阀组与换流阀组1类似，由6个桥臂组成，每个桥臂由多 个Η桥子模块和多个开关器件串联组成，桥臂1、2、3的第1连接点连接组成该阀组的直流正 极;桥臂4、5、6的第2连接点连接组成该阀组的直流负极;桥臂1的第2连接点与桥臂4的第1 连接点连接组成，然后经过A相换流电抗器与换流变压器第3绕组的A相相连;桥臂2的第2连 接点与桥臂5的第1连接点连接组成，然后经过B相换流电抗器与换流变压器第3绕组的B相 相连;桥臂3的第2连接点与桥臂4的第6连接点连接组成，然后经过C相换流电抗器与换流变 压器第3绕组的C相相连；
[0023] 第一桥臂轮流导通的换流阀组的直流负极与第二桥臂轮流导通的换流阀组的直 流正极连接；
[0024] 第一直流支撑电容第1连接点与第一桥臂轮流导通的换流阀组的直流正极连接； 第一直流支撑电容第2连接点与第一桥臂轮流导通的换流阀组的直流负极连接;第二直流 支撑电容第1连接点与第二桥臂轮流导通的换流阀组的直流正极连接;第二直流支撑电容 第2连接点与第二桥臂轮流导通的换流阀组的直流负极连接；
[0025] 正极直流电抗器第1连接点与第一桥臂轮流导通的换流阀组的直流正极连接；正 极直流电抗器第2连接点与直流线路的正极连接;负极直流电抗器第1连接点与第二桥臂轮 流导通的换流阀组的直流负极连接;负极直流电抗器第2连接点与直流线路的负极连接。
[0026] Ξ绕组换流变压器可W采用两个独立的变压器替代实现，两个独立变压器原边同 相端连接在一起，变压器副边同相端电压相位相差30°或-30°。
【附图说明】
[0027] 图1单阀组上、下桥臂直流侧电流回路图。
[002引图2阀组各桥臂开关函数波形。
[0029] 图3阀组上/下半部分Ξ个桥臂电流之和的脉动电流波形及谐波分析。
[0030] 图4Ξ绕组变压器串联换流器结构。
[0031] 图5两个独立变压器串联换流器结构。
【具体实施方式】
[0032] 本发明提供了一种串联的AAMC阀组结构，该结构通过让上、下两个串联的AAMC阀 组直流侧纹波电压的峰、谷互相错开，来降低总的直流电压的纹波。
[0033] 本发明的实施方案按变压器的形式的两种实施例如下：
[0034] 实施例1的换流器结构包含Ξ绕组的换流变压器、第一桥臂轮流导通的换流阀组、 第二桥臂轮流导通的换流阀组、第一直流支撑电容、第二直流支撑电容、正极直流电抗器、 负极直流电抗器。如图4所示，Ξ绕组换流变压器的第1绕组与电网相连，第2绕组与第一桥 臂轮流导通的换流阀组的交流端口相连，第3绕组与第二桥臂轮流导通的换流阀组的交流 端口相连，第2绕组输出的交流电压相位领先或滞后第3绕组输出的交流电压相位30°。
[0035] 如图4所示，第一桥臂轮流导通的换流阀组由6个桥臂组成，每个桥臂由多个Η桥子 模块和多个开关器件串联组成，桥臂1、2、3的第1连接点连接组成该阀组的直流正极;桥臂 4、5、6的第2连接点连接组成该阀组的直流负极;桥臂1的第2连接点与桥臂4的第1连接点连 接组成，然后经过A相换流电抗器与换流变压器第2绕组的A相相连;桥臂2的第2连接点与桥 臂5的第1连接点连接组成，然后经过B相换流电抗器与换流变压器第2绕组的B相相连;桥臂 3的第2连接点与桥臂4的第6连接点连接组成，然后经过C相换流电抗器与换流变压器第2绕 组的C相相连;第二桥臂轮流导通的换流阀组与换流阀组1类似，由6个桥臂组成