[发明专利]基于耦合电感能量枢纽的三线路复合直流潮流控制器

说明书

本发明提供了一种基于耦合电感能量枢纽的三线路复合直流潮流控制器，包括：连接第一输电线路的第一衔接单元、连接第二输电线路的第二衔接单元、连接第三输电线路的第三衔接单元、能量枢纽以及交互环节部分；第一衔接单元、第二衔接单元和第三衔接单元的输出端连接在一起；能量枢纽分别与第一衔接单元、第二衔接单元和第三衔接单元的输出端连接在一起，承担三线路复合直流潮流控制器内部能量传递媒介；交互环节部分分别与第一衔接单元、第二衔接单元和第三衔接单元的输出端连接在一起，并连接外部直流电压源。三条直流线路潮流实现主动控制，适用于多潮流控制目标的场合，提高直流输电系统的潮流控制自由度，且能应对潮流反向流动的场景。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器与直流输电领域，具体地，涉及一种基于耦合电感能量枢纽的三线路复合直流潮流控制器。

背景技术

我国多端直流输配电工程的快速建设，新能源规模化场站或集群基地的直流并网趋势，均凸显了直流潮流控制技术需求的必要性和紧迫性。在未来我国电力系统的形态中，直流输配电线路数目不断增长，直流电力系统部分的系统灵活性和冗余性大大增强，因而潮流分布问题将显著影响其运行安全性。对直流电力系统的线路潮流加以精确控制，可以避免某条直流线路因功率过大所造成的过负荷问题，同时亦可以促进高比例新能源的并网消纳。

对于一条给定的直流输配电线路，其潮流仅由直流线路两端的端口直流电压及直流线路电阻决定。在复杂的多端直流输配电网络中，任意两个直流换流站之间存在多条直流线路，因此每一条直流线路的潮流难以独立控制，即多条直流线路潮流的独立调控能力缺乏，彼此之间紧密耦合，对线路潮流的控制自由度不足。

直流潮流控制器作为一种新型潮流调控技术概念，通过先进电力电子技术装备，可实现一条乃至多条直流线路的功率主动调配，实现直流电力系统的线路潮流的优化与安全运行。基于直流潮流控制器的潮流调控，已成为直流输配电与新能源并网控制等交叉领域的核心问题，具备需求现实性与前瞻性。

从工作机理上划分，直流潮流控制器可分为电阻型直流潮流控制器和电压型直流潮流控制器，电阻型直流潮流控制器的工作原理等效为改变直流线路的线路电阻，电压型直流潮流控制器的工作原理等效为直流线路的端电压。

电阻型直流潮流控制器，在直流线路上串联可变电阻来改变直流线路潮流。电阻型直流潮流控制器相当于在直流线路中串联了可调电阻，导致直流线路的等效电阻的增大，进而减小直流线路潮流，只具备单向直流潮流调节能力。且直流线路等效电阻的增大会导致直流输电系统的线路输电损耗的增大，因而电阻型直流潮流控制器的应用范围有限。

从连接方式和工作原理上划分，电压型直流潮流控制器可分为直流变压器、串联可调电压源、线间直流潮流控制器和多端口直流潮流控制器。

直流变压器，需要串联安装在不同电压等级的正极性直流线路和负极性直流线路中，其工作原理等效于在直流线路中串联一个数值可调的直流电压源，进而调节直流线路的潮流，具有双向直流潮流调节能力。但其结构复杂且容量大，需承受直流电网的系统级电压和功率，设计难度较大，制造成本较高。

串联可调电压源，串联安装在正极性直流线路或者负极性直流线路中，其工作原理等效于在直流线路中串联一个数值可调的直流电压源，进而调节直流线路的潮流，具有双向直流潮流调节能力。串联可调电压源需要外部电源供电，仅需要承受较低的电压等级和功率等级。

多端口直流潮流控制器，串联安装在多条正极性直流线路或者负极性直流线路中，其工作原理等效于在多条直流线路中串联可调电压源，且无需外部电压源支撑，通过直流线路之间的能量交换实现多条直流线路的主动潮流控制，具有更大的潮流调节范围。但多端口直流潮流控制器内含多相交流变压器和模块化多端平结构，装置复杂程度和制造成本较高。