[實用新型]一種基于柔性直流輸電多電平換流器的啟動控制裝置

有效

• 申請號: 201320788669.2
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN203608080U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 黎小林;黃瑩;翁海清;李戰龍;胡偉平;王國強;廖其艷;張海濤
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M7/483
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本實用新型屬于柔性直流輸電系統領域，一種基于柔性直流輸電多電平換流器的啟動控制裝置。

背景技術

電壓源型直流輸電系統，也被稱為柔性直流輸電系統，具有換流站有功/無功可以獨立控制、不需要龐大的交流濾波器、可以支持電網黑啟動、支持給海島/風電場等弱網供電等優點，是解決中國區域性新能源并網和消納問題行之有效的方法。目前模塊化多電平變流器是實現電壓源型直流輸電系統的主要方法之一，但是模塊化多電平換流站的控制保護技術復雜，尤其是啟動過程，容易引起大的沖擊電流，影響了系統的可靠性。

目前解決模塊化多電平換流站的啟動有兩種方法：一種方法是增大交流側變壓器的漏抗和換流器的橋臂電抗，抑制啟動沖擊電流，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態壓降，不利于換流站系統設計的優化；另一種方法[1]是通過將橋臂模塊分為兩組，分別對每組進行充電，可以得到較高的充電電壓，在充電完成后，因為總橋臂電容電壓和明顯高于電網電壓，避免了太大的沖擊電流；[2]的方法類似，通過旁路一定數量的橋臂模塊，重復對旁路了不同模塊的橋臂進行充電，同樣可以得到較高的橋臂電容電壓，從而降低啟動沖擊電流；[1]和[2]的方法都明顯增大了充電電阻的損耗，使得充電和啟動過程過于復雜。

為提高模塊化多電平換流站啟動過程的可靠性和穩定性，需要一種既能明顯降低啟動沖擊電流，又能不影響啟動之外的穩態運行的控制方法。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于柔性直流輸電多電平換流器的啟動控制裝置，能夠不改變簡單不控充電電路，又能最大限度地減小解鎖時的沖擊電流，同時還不影響正常穩態運行。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：

一種基于柔性直流輸電多電平換流器的啟動控制裝置，其特征在于，所述的換流站采用模塊化多電平換流器，包括多個閥單元，每個閥單元中含有電容器，換流站交流側包括充電電阻和與充電電阻并聯的旁路刀閘，通過控制閥單元的導通、關斷狀態，控制橋臂輸出的電壓，從而控制換流站流向交流電網的電流；在系統剛剛不控充電完畢，允許的調制電壓限太小時，在調制電壓上疊加共模電壓，將其調整到限制范圍之內。

本實用新型技術方案是針對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，包括多個閥單元、充電電阻、用于旁路充電電阻的刀閘，每個閥單元中包括電容器。換流站在啟動過程中，在不控充電結束旁路刀閘閉合后，根據當前的直流電壓設定Udc、橋臂電容電壓和平均值Ucap、換流站的電流控制器產生的交流調制電壓(Ua，Ub，Uc)，計算出可以疊加在交流調制電壓上的最小共模電壓Un，使得疊加該共模電壓Un后，每相的調制電壓(Uan=Ua-Un，Ubn=Ub-Un，Ucn=Uc-Un)盡可能均在允許范圍內。通過這種方法，在換流站剛剛解鎖時，因為橋臂電容電壓較低，明顯提高了可以輸出的交流調制電壓；當系統穩定運行后，因為橋臂電容電壓已經升高，疊加的共模電壓為零，不影響系統的穩態運行。同時，如果因為交流電網的波動，偶然需要超出正常范圍的調制電壓來穩定電流控制，換流站也能夠瞬時疊加合適的共模電壓，來提高瞬時調制電壓，并在系統的波動消失后，自動將共模電壓調整為0。Un計算的具體過程如圖3和圖5所示。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

（1）本實用新型提供的模塊化多電平換流站啟動控制方法，可以有效避免啟動過程中的沖擊電流，提高換流站的可靠性。

（2）本實用新型提供的模塊化多電平換流站啟動控制方法，可以在換流站簡單不控充電完成后立刻解鎖，不需要在充電過程中附加額外控制。

（3）本實用新型提供的模塊化多電平換流站啟動控制方法，不影響換流站解鎖后的穩態運行。

（4）本實用新型提供的模塊化多電平換流站啟動控制方法，同樣可以在交流電網波動的瞬間，提高瞬時調制電壓范圍，提高系統抗電網擾動的能力。

附圖說明

圖1為模塊化多電平換流站結構圖。

圖2依據本實用新型，不同情況下補償前和補償后的三相調制電壓示意圖。

圖2a調制電壓在正方向超過限制時；圖2b調制電壓在負方向超過限制時；圖2c調制電壓在限制范圍之內時。

圖3用于補償的共模電壓的一種計算方法。

圖4將共模電壓疊加到調制電壓上的示意圖。

圖5用于補償的共模電壓的另一種計算方法。

具體實施方式

下面將結合附圖及具體實施例對實用新型的技術方案進行詳細說明。