[發(fā)明專(zhuān)利]一種模塊化多電平換流站的過(guò)調(diào)制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310643852.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103731019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎小林;黃瑩;翁海清;李戰(zhàn)龍;胡偉平;王國(guó)強(qiáng);廖其艷;張海濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;榮信電力電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/36
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/36;H02M7/483
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專(zhuān)利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性直流輸電系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及直流輸電系統(tǒng)中換流站的啟動(dòng)過(guò)程。

背景技術(shù)

電壓源型直流輸電系統(tǒng)，也被稱(chēng)為柔性直流輸電系統(tǒng)，具有換流站有功/無(wú)功可以獨(dú)立控制、不需要龐大的交流濾波器、可以支持電網(wǎng)黑啟動(dòng)、支持給海島/風(fēng)電場(chǎng)等弱網(wǎng)供電等優(yōu)點(diǎn)，是解決中國(guó)區(qū)域性新能源并網(wǎng)和消納問(wèn)題行之有效的方法。目前模塊化多電平變流器是實(shí)現(xiàn)電壓源型直流輸電系統(tǒng)的主要方法之一，但是模塊化多電平換流站的控制保護(hù)技術(shù)復(fù)雜，尤其是啟動(dòng)過(guò)程，容易引起大的沖擊電流，影響了系統(tǒng)的可靠性。

目前解決模塊化多電平換流站的啟動(dòng)有兩種方法：一種方法是增大交流側(cè)變壓器的漏抗和換流器的橋臂電抗，抑制啟動(dòng)沖擊電流，該方法增加了換流站的成本，增加了變壓器和橋臂電抗上的穩(wěn)態(tài)壓降，不利于換流站系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化；另一種方法[1]是通過(guò)將橋臂模塊分為兩組，分別對(duì)每組進(jìn)行充電，可以得到較高的充電電壓，在充電完成后，因?yàn)榭倶虮垭娙蓦妷汉兔黠@高于電網(wǎng)電壓，避免了太大的沖擊電流；[2]的方法類(lèi)似，通過(guò)旁路一定數(shù)量的橋臂模塊，重復(fù)對(duì)旁路了不同模塊的橋臂進(jìn)行充電，同樣可以得到較高的橋臂電容電壓，從而降低啟動(dòng)沖擊電流；[1]和[2]的方法都明顯增大了充電電阻的損耗，使得充電和啟動(dòng)過(guò)程過(guò)于復(fù)雜。

為提高模塊化多電平換流站啟動(dòng)過(guò)程的可靠性和穩(wěn)定性，需要一種既能明顯降低啟動(dòng)沖擊電流，又能不影響啟動(dòng)之外的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于直流輸電的模塊化多電平換流站的過(guò)調(diào)制方法，該方法能夠不改變簡(jiǎn)單不控充電電路，又能最大限度地減小解鎖時(shí)的沖擊電流，同時(shí)還不影響正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明技術(shù)方案是針對(duì)用于直流輸電的模塊化多電平換流站，所述的模塊化多電平換流站，如圖1所示，包括多個(gè)閥單元、充電電阻、用于旁路充電電阻的刀閘，每個(gè)閥單元中包括電容器。換流站在啟動(dòng)過(guò)程中，在不控充電結(jié)束旁路刀閘閉合后，根據(jù)當(dāng)前的直流電壓設(shè)定Udc、橋臂電容電壓和平均值Ucap、換流站的電流控制器產(chǎn)生的交流調(diào)制電壓(Ua，Ub，Uc)，計(jì)算出可以疊加在交流調(diào)制電壓上的最小共模電壓Un，使得疊加該共模電壓Un后，每相的調(diào)制電壓(Uan=Ua-Un，Ubn=Ub-Un，Ucn=Uc-Un)盡可能均在允許范圍內(nèi)。通過(guò)這種方法，在換流站剛剛解鎖時(shí)，因?yàn)闃虮垭娙蓦妷狠^低，明顯提高了可以輸出的交流調(diào)制電壓；當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，因?yàn)闃虮垭娙蓦妷阂呀?jīng)升高，疊加的共模電壓為零，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。同時(shí)，如果因?yàn)榻涣麟娋W(wǎng)的波動(dòng)，偶然需要超出正常范圍的調(diào)制電壓來(lái)穩(wěn)定電流控制，換流站也能夠瞬時(shí)疊加合適的共模電壓，來(lái)提高瞬時(shí)調(diào)制電壓，并在系統(tǒng)的波動(dòng)消失后，自動(dòng)將共模電壓調(diào)整為0。Un計(jì)算的具體過(guò)程如圖3和圖5所示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明提供的模塊化多電平換流站啟動(dòng)方法，可以有效避免啟動(dòng)過(guò)程中的沖擊電流，提高換流站的可靠性。

（2）本發(fā)明提供的模塊化多電平換流站啟動(dòng)方法，可以在換流站簡(jiǎn)單不控充電完成后立刻解鎖，不需要在充電過(guò)程中附加額外控制。

（3）本發(fā)明提供的模塊化多電平換流站啟動(dòng)方法，不影響換流站解鎖后的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

（4）本發(fā)明提供的模塊化多電平換流站啟動(dòng)方法，同樣可以在交流電網(wǎng)波動(dòng)的瞬間，提高瞬時(shí)調(diào)制電壓范圍，提高系統(tǒng)抗電網(wǎng)擾動(dòng)的能力。

附圖說(shuō)明

圖1為模塊化多電平換流站結(jié)構(gòu)圖。

圖2依據(jù)本發(fā)明，不同情況下補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的三相調(diào)制電壓示意圖。

圖2a調(diào)制電壓在正方向超過(guò)限制時(shí)；圖2b調(diào)制電壓在負(fù)方向超過(guò)限制時(shí)；圖2c調(diào)制電壓在限制范圍之內(nèi)時(shí)。

圖3用于補(bǔ)償?shù)墓材ｋ妷旱囊环N計(jì)算方法。

圖4將共模電壓疊加到調(diào)制電壓上的示意圖。

圖5用于補(bǔ)償?shù)墓材ｋ妷旱牧硪环N計(jì)算方法。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。