CN104852603A - 一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多电平电压源换流器阀塔的组合结构，具体涉及一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器。所述模块化多电平换流器由三相六桥臂构成，其特征在于，每个桥臂由多联组塔组成，所述多联组塔由至少两联阀塔组成，至少两联的阀塔且之间通过共用支撑件连接；每个阀塔由竖直设置的、至少两层且背对背布置的模块单元组成。本发明采用多联塔结构，沿平面方向扩展，以减小换流器的占地面积和工程造价，方便换流器设备的设计、制造、安装及扩展，并为阀厅的设计提供了灵活的选择方案。
Description
技术领域
本发明涉及多电平电压源换流器阀塔的组合结构，具体涉及一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器。
背景技术
换流器的核心器件——IGBT，其电压等级为数千伏，而电网的电压等级远远高于IGBT的电压等级，为实现换流，根据可选的IGBT设计出低电压、小功率的基本的独立换流模块，再由数个基本的独立换流模块构成一个较高电压等级的模块单元，通过对模块单元进行扩展，来满足高电压、大功率的电力传输场合。
在电力电子工程应用中，模块化多电平电压源换流器的实现方式是，利用数个低电压等级的功率器件制造出来的基本独立换流模块，以一定的方式相互连接，获得更高电压等级及更大功率的输出。当电压等级达到数十千伏、甚至数百千伏以上的时候，对原有的模块单元不仅要进行平面扩展、还要向高度方向扩展，形成塔形结构。
目前，国外的换流阀一般采用简单的一字排列方式，一个桥臂的全部模块单元都连接在一起，构成一个高而窄长的“墙”。然而，在要求设备紧凑、减小占地面积的场合，如此布置并不是最佳选择，且其稳定性和抗震性也限制了设备的高度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，本发明采用多联塔结构，沿平面方向扩展，以减小换流器的占地面积和工程造价，方便换流器设备的设计、制造、安装及扩展，并为阀厅的设计提供了灵活的选择方案。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，所述模块化多电平换流器由三相六桥臂构成，其改进之处在于，每个桥臂由多联组塔组成，所述多联组塔由至少两联阀塔组成，至少两联的阀塔两两之间通过共用支撑件构成一体，并通过母排实现电气上的连接；每个阀塔由竖直设置的、至少两层且背对背布置的模块单元组成；每层模块单元底部的梁的一端或两端支撑在共用支撑件上；
所述模块单元由级联的数个子模块组成，所述子模块包括绝缘栅双极型功率管IGBT1和 IGBT2、晶闸管V、储能电容C、真空开关、电阻R1和电阻R2；所述电阻R1和电阻R2串联，组成R1-R2支路；所述真空开关、晶闸管V和IGBT2依次并联；所述IGBT1和IGBT2为上下结构且IGBT1的发射极连接IGBT2的集电极；所述IGBT1、R1-R2支路和储能电容C依次并联。
进一步地，所述阀塔的两端均设置有支撑件，两个支撑件之间设有可调节长度的斜拉杆。
进一步地，多层模块单元组成多联阀塔后，一端的同层间的两个背对背的模块单元，通过同层之间平母排连接、另一端的模块单元与上一层的同端相背的模块单元通过上下层之间斜母排连接，从进线到出线构成一个完整的回路。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明提供的多联组塔结构，可以增加模块单元的层叠数量，提高阀塔本身的高度，减小占地面积；
2、本发明提供的多联组塔结构，由于消除了塔间的间隙，能进一步减小占地面积；
3、本发明提供的多联组塔结构，能增加稳定性、提高抗震性能；
4、本发明采用多联组塔结构，沿平面方向扩展，以减小换流器的占地面积和工程造价，方便换流器设备的设计、制造、安装及扩展，并为阀厅的设计提供了灵活的选择方案。
附图说明
图1是本发明提供的多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器的标准三视图，即多联阀塔示意图(图示为三联阀塔，根据需要可做成二联、四联或多联)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，其结构图如图1所示，所述模块化多电平换流器由三相六桥臂构成，每个桥臂由多联组塔组成，所述多联组塔由至少两联阀塔组成，至少两联的阀塔两两之间通过共用支撑件连接构成一体，并且通过母排实现电气上的连接；每个阀塔由竖直设置的、至少两层且背对背布置的模块单元组成，模块单元由级联的数个子模块组成。
亦即将多个模块单元层叠起来，且背对背布置，组成一个独立的换流阀塔，再将数个这样的阀塔沿侧面排列在一起，组成一个多联组塔。根据工程的需要，一个桥臂可能由数个或数十个这样的多联阀塔组成。多层模块单元组成多联阀塔后，一端的同层间的两个背对背的 模块单元，通过同层之间平母排连接、另一端的模块单元与上一层的同端相背的模块单元通过上下层之间斜母排连接，从进线到出线构成一个完整的回路。
模块单元由级联的数个子模块组成，所述子模块包括绝缘栅双极型功率管IGBT1和IGBT2、晶闸管V、储能电容C、真空开关、电阻R1和电阻R2；所述电阻R1和电阻R2串联，组成R1-R2支路；所述真空开关、晶闸管V和IGBT2依次并联；所述IGBT1和IGBT2为上下结构且IGBT1的发射极连接IGBT2的集电极；所述IGBT1、R1-R2支路和储能电容C依次并联。为简化结构，相邻的阀塔可以共用中间的支撑；
为增加多联阀塔的稳定性和抗震性，为下部的支撑增加具有可调节长度的斜拉杆。
这样的结构，可以减小设备占地面积，有利于进一步向高度方向扩展。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，所述模块化多电平换流器由三相六桥臂构成，其特征在于，每个桥臂由多联组塔组成，所述多联组塔由至少两联阀塔组成，至少两联的阀塔两两之间通过共用支撑件构成一体，并通过母排实现电气上的连接；每个阀塔由竖直设置的、至少两层且背对背布置的模块单元组成；每层模块单元底部的梁的一端或两端支撑在共用支撑件上；
所述模块单元由级联的数个子模块组成，所述子模块包括绝缘栅双极型功率管IGBT1和IGBT2、晶闸管V、储能电容C、真空开关、电阻R1和电阻R2；所述电阻R1和电阻R2串联，组成R1-R2支路；所述真空开关、晶闸管V和IGBT2依次并联；所述IGBT1和IGBT2为上下结构且IGBT1的发射极连接IGBT2的集电极；所述IGBT1、R1-R2支路和储能电容C依次并联。
2.如权利要求1所述的多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，其特征在于，所述阀塔的两端均设置有支撑件，两个支撑件之间设有可调节长度的斜拉杆。
3.如权利要求1所述的多联组塔结构的模块化多电平电压源换流器，其特征在于，多层模块单元组成多联阀塔后，一端的同层间的两个背对背的模块单元，通过同层之间平母排连接、另一端的模块单元与上一层的同端相背的模块单元通过上下层之间斜母排连接，从进线到出线构成一个完整的回路。
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