抽水蓄能电站可控整流型融冰电源模块设计简介

丁向东 郑伟 潘玉梅 张和平 王文鹏

【摘要】    新疆阜康抽水蓄能电站是新疆首座抽水蓄能电站，位于天山北麓、准噶尔盆地东南缘，东邻哈密市，冬季时间长，昼夜温差大，阜康地区跨越山区和平原区两个不同的大地构造单元。海拔3000米以上的高山区，常年冰雪覆盖;海拔1800-3000米的中山带，大气降水较为丰富。2018年5月6日夜间到7日夜间，受西伯利亚低槽东移南下影响，吉木萨尔出现了中到大量的雨转雨夹雪寒潮天气，平原区降水量12.0mm，山区大部地区普降大到暴雪，降雪过程中南部山区公路被积雪覆盖，平均积雪深度达到12cm。阜康抽蓄电站基建期的输电线路处于环境恶劣的微地形微气象区域，抗冰雪设计相对较弱，极易因持续的雨雪低温天气引起线路覆冰，出现倒杆断线。冰冻严重影响着输电线路的安全运行，冰冻带来的危害，加大了维护工作量，增加了企业成本。

【关键词】    直流融冰    开关电源    整流器    输电线路

前言：

覆冰是一种分布广泛的自然现象，尤其雾凇是一种美丽的自然景观。但对于输电线路，严重的覆冰则有可能导致故障，甚至会引发大面积停电等灾难性事故。自20世纪50年代开始，加拿大、美国等覆冰严重的国家相继对输电线路覆冰进行了观测和研究。我国也是世界上覆冰严重的国家之一，长期以来，输电线路工作者一直为解决覆冰问题进行不懈的探索，并获得了许多重要的工作成果。1976年，在全国首次重冰线路设计运行经验交流会议上，提出了“避、抗、熔、改、防”五字方针，成为输电线路抗冰的主要技术原则。随着我国电网规模的快速扩大，近50多年来，大面积冰害事故在全国各地时有发生，尤其2008年1～2月，我国南方电网出现了持续较长时间的大范围雨雪冰冻天气，造成1252条110～500kV线路倒塔7377基、受损3092基，13888条10～35kV线路故障停运，给当地人民群众生活和国民经济发展带来严重影响。新疆自2009年2月以来，灾害性天气频发，部分输电线路覆冰故障大幅上升，成为影响电网安全运行的重要因素。随着新疆大型水电基地和超高压电网的建设，输电线路覆冰问题将更加突出。

一、可控整流型融冰电源概述

凡是能直接将交流电能转换成直流电能的电路统称为整流电路，将整流电路应用于直流电源装置的技术则称之为整流电源技术。1958 年，从美国通用电气公司研制成功第一个工业用的普通晶闸管开始，整流电源技术开始由不可控整流转向相控型整流。三相相控型整流电源技术是指采用相控型功率器件晶闸管作为功率器件的整流电源技术，该技术相比三相不可控整流电源技术最大的优点在于实现了直流侧电压的可调性，此外，在整流电源直流侧电压的纹波率、转换效率和谐波含量等方面也有所改善。三相相控型整流电路属于低频电路，成为半导体整流电路中历史最长、技术最成熟的一种整流电路，目前还应用广泛应用于工业生产中。

二、基于电压型逆变器的高频开关电源设计

研究高效节能型高频开关电源，拟输入侧采用电压型逆变器和电流逆变器，利用高频PWM 整流技术，进行AC/DC 变换，得到恒定的直流电。这样可以实现电能的高效利用，减少系统的无功和谐波含量，提高装置的电能质量水平。然后，通过全桥DC/DC 逆变器进行高频变换，将高压直流电源转换为需要的低压大电流电源给负载供电。为了实现能量的高效利用，减少电网谐波污染，本章讨论了一种基于电压型逆变器的高频开关电源。基于电压型逆变器的高频开关电源结构如图2.1 所示。

三、总结

针对三相电压型逆变器，通过采用一种基于负载功率前馈的无差拍控制方法和高频PWM 调制技术实现逆变器的快速响应和高功率因数整流，实现能量的高效利用，减小系统的电压电流畸变率。单相全桥逆变器采用高频逆变技术，将直流电转换为高频交流电，通过高频耦合变压器，将能量从直流侧传输到低压全波整流侧，通过全波整流器整流滤波后得到希望的直流电压电流。高频DC/DC 变换器通过采用高频逆变技术，实现能量的高效输出，降低装置自身的能耗，大大提高高频开关电源的工作效率。

参  考  文  献

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