[发明专利]一种星型、三角型及混合型拓扑结构的柔性合环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种星型、三角型及混合型拓扑结构的柔性合环装置，属于输配电技术领域。

背景技术

随着经济的发展及负荷种类和数量的快速增加，配电网网架结构日趋复杂化，我国大城市配电网逐步采用电缆线路“2-1”环网、电缆线路“3-1”环网等网架结构，但是受限于系统短路水平等因素的影响，一般采用闭环设计、开环运行的方式，一定程度上降低了供电可靠性。因此配电网的供电可靠性和供电质量受到了越来越多的挑战，传统的交流配电网在保障供电可靠性、供电质量方面具有一定的局限性。

基于可控电力电子器件的背靠背换流器，由于能够实现潮流的四象限控制、并提供孤岛供电电压源，在解决传统交流配电网的潮流转供及孤岛供电等方面具有独特的技术优势，可以用作配电网中环网的母线互联，实现柔性合环运行，提高系统运行可靠性。

目前来讲，常规的背靠背工程采用两电平及三电平换流器结构，然而城市用地面积紧张，因此，为了无工频变压器直挂10kV及以上等级母线，常规的两电平及三电平换流器受限于器件耐压水平而不适用。为了减少占地，仅能采用多电平变流器，目前较为成熟的为模块化多电平变流器背靠背装置，并且已经应用于高压电网的异步联网工程。

然而，模块化多电平变流器由于共用高压直流侧，高压大容量高频隔离环节难以实现，因此在配电网中并不具备实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种星型、三角型及混合型拓扑结构的柔性合环装置，解决现有技术中高压大容量高频隔离环节难以实现的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种星型拓扑结构的柔性合环装置，包括三个双端口模块，所述双端口模块由两个以上的两侧端口分别对应级联的基本隔离单元构成，所述基本隔离单元包括两侧的变换器和中间的带高频隔离功能的变换器，所述三个双端口模块一侧分别连接送端网络的三相相电压，另一侧连接受端网络的对应相的相电压。

所述基本隔离单元两侧的变换器为全桥变换器，中间的带高频隔离功能的变换器为LLC谐振变换器。

本发明还提供了一种三角型拓扑结构的柔性合环装置，

包括三个双端口模块，所述双端口模块由两个以上的两侧端口分别对应级联的基本隔离单元构成，所述基本隔离单元包括两侧的变换器和中间的带高频隔离功能的变换器，所述三个双端口模块一侧分别连接送端网络的三相线电压，另一侧连接受端网络对应线电压。

所述基本隔离单元两侧的变换器为全桥变换器，中间的带高频隔离功能的变换器为LLC谐振变换器。

本发明还提供了一种混合型拓扑结构的柔性合环装置，

包括三个双端口模块，所述双端口模块由两个以上的两侧端口分别对应级联的基本隔离单元构成，所述基本隔离单元包括两侧的变换器和中间的带高频隔离功能的变换器，所述三个双端口模块一侧分别连接送端网络的三相相电压，另一侧分别连接受端网络三相线电压。

所述基本隔离单元两侧的变换器为全桥变换器，中间的带高频隔离功能的变换器为LLC谐振变换器。

本发明提供的星型、三角型及混合型拓扑结构的柔性合环装置，通过将高频隔离功能融入背靠背换流器，构成基本隔离单元，通过两个以上的基本隔离单元级联，形成高压大容量高频隔离环节，同时具备无工频变压器而占地面积小、模块化高频隔离单元提供电气隔离能力的优势，为配电网母线柔性互联提供一种可选择的拓扑配置方案，进而提高交流配电网可靠性并推动其发展。

附图说明

图1是本发明所述的适用于配电网母线互联的柔性合环装置；

图2是一种星型对称结构的柔性合环装置拓扑；

图3是一种三角型对称结构的柔性合环装置拓扑；

图4是一种星型和三角型混合结构的柔性合环装置拓扑；

图5是一种基于LLC谐振变换器的高频隔离单元拓扑。

具体实施方式