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直流–直流自耦变压器

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-03 来源:中国知网 作者:林卫星 文劲宇 程时杰 浏览次数:257
     随着传统能源的短缺和环境恶化问题的不断加剧,风电和太阳能发电等新能源的开发在世界范围内已经获得长足的发展[1-4]。由于新能源固有的间 歇性和随机性特点,传统的交流电网在接纳大规模 可再生能源方面面临诸多技术瓶颈,柔性多端直流 输电、直流电网以及直流微网是解决新能源接入问 题的有效技术手段之一[1-8]。 由于目前直流电网尚无统一标准,现有的许多 直流线路都运行在不同电压等级,若要将这些已有 直流线路互联构成直流电网,需要应用直流变压 器[1-2]。基于电压源型换流器的直流输电系统 (voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)的直流电压等级通常低于基于相控换 流器的直流输电系统(line-commutated converterhigh voltage direct current,LCC-HVDC),若要在直 流侧互联VSC-HVDC 以及LCC-HVDC 以构成多端 直流输电系统也需要用到直流变压器。随着技术的 发展,未来安装的 VSC-HVDC 额定直流电压将高 于现有运行的 VSC-HVDC 额定直流电压,若要在 未来将新建设的 VSC-HVDC 与已运行的 VSCHVDC 互联以构成直流电网,也需要直流变压器。 在直流微网以及直流配电网中,各种可再生能源发 电装置、储能装置输出的直流电压不尽相同,直流 变压器也是一个必不可少的部件[3-4]。
    直流变压器(dc-dc,通常称为直流–直流变换器) 可分为斩波型[6]、变压器隔离型[9-14]以及谐振型[15-18] 三种技术[19]。斩波型 dc-dc 损耗高,且应用于高压直 流输电领域需要将数百个 IGBT 直接串联。目前, 只有 ABB 公司有成熟的串联 IGBT 动态均压技术[20],可以预见斩波型 dc-dc 并不适用于直流输电 领域。 文献[9-14]研究了变压器隔离型直流变压器。 其基本原理为建设两个电压源型换流器(通常采用 模块化多电平换流器拓扑),两个电压源型换流器的 直流端分别与待互联的两个直流电网相连接,两个 电压源型换流器的交流端通过交流变压器互联在 一起。两直流电网间传输的功率将先经过一个换流 器,经直流/交流变换逆变为交流电,该交流电经交 流变压器传输至另一个换流器的交流端,再由另一 个换流器经交流/直流变换整流为直流电。由此可 知,变压器隔离型 dc-dc 中所有传输的直流功率都 要经过两级交流/直流变换,变压器隔离型 dc-dc 所 使用换流器总容量为额定传输直流功率的 2 倍。为 了降低变压器以及模块化多电平换流器的体积和 重量,变压器隔离型 dc-dc 的内部交流链路一般运 行于中频频率(200~500Hz)。更多详细内容请见附件  
直流_直流自耦变压器_林卫星.pdf

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