[發明專利]一種LCC-VSC型混合直流輸電系統拓撲結構及啟動方法

有效

• 申請號: 201410692708.8
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104362662A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 余瑜
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

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技術領域

本發明屬于電力工程技術領域。具體涉及一種LCC-VSC型混合直流輸電系統拓撲結構及啟動方法（基于晶閘管的電流源型換流器LCC和全控型電力電子器件的電壓源型換流器VSC的混合高壓直流輸電技術Hybrid?HVDC）。

背景技術

LCC-VSC型混合直流輸電技術整流側采用電網換向換流器LCC（line?commuted?converter）、逆變側采用電壓源型換流器VSC（voltage?source?converter）。逆變側VSC電流能夠自關斷，不需要外加換向電壓，不依賴交流系統去維持電壓和頻率的穩定，可向弱交流系統或無源網絡供電。LCC-VSC型混合直流輸電系統符合我國遠距離、大容量西電東送的要求，不需要考慮直流系統的潮流反向功能；且不存在逆變站的換相失敗問題，解決了多直流落點問題；LCC-VSC混合型高壓直流輸電對于海上電網相連來說也具有很大優勢，緊湊的電壓源型換流器適用于海上平臺并且可與電氣孤島相連。因此LCC-VSC型混合直流輸電在我國有著廣泛的運用前景。

高壓直流輸電系統啟動時，若不采用特殊的啟動控制策略，將會產生嚴重的過電壓和過電流現象，從而危及換流裝置的安全。目前已有的常規直流輸電系統啟動方法和柔性直流輸電啟動方法不能直接運用于LCC-VSC型混合直流輸電系統。如何平穩啟動LCC-VSC型混合直流輸電系統，在國內外的文獻中均未見研究。

發明內容

本發明針對上述問題,提供一種能使LCC-VSC型混合直流輸電系統從完全停機狀態平穩過渡到正常運行狀態，整個啟動過程平滑穩定，同時混合直流系統的控制策略完善清晰，啟動完成后能使系統準確跟蹤目標參考值穩定運行的實現LCC-VSC型混合直流輸電系統及啟動方法。

本發明提供的技術方案是：?

一種LCC-VSC型混合直流輸電系統拓撲結構，其特征在于，

包括整流站側的換流變壓器、無功補償器、交流濾波器、交流開關、LCC換流器、平波電抗、直流線路、控制保護裝置；

逆變站側的交流濾波器、換流變壓器、VSC變流器、直流電容、控制保護裝置；

其中，有功潮流由LCC換流器流向VSC換流器，兩端經交流斷路器連接交流系統，交流濾波器安裝在LCC換流器與VSC換流器交流側，直流電容和平波電抗分別并聯和串聯在直流線路上，

所述整流站側采用兩個六脈動LCC換流器串聯且中性點接地方式；所述逆變站側采用三相兩電平的VSC?換流器構成LCC-VSC直流輸電系統。

在上述的一種LCC-VSC型混合直流輸電系統拓撲結構，所述LCC換流器則采用PI環控制定直流電流；所述VSC換流器內環采用d-q解耦的直接電流控制方式，外環采用定有功功率、定無功功率控制，有功控制量為直流電壓。

一種基于一種LCC-VSC型混合直流輸電系統拓撲結構的啟動方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：整個系統處于停機狀態，兩側換流器分別通過變壓器接交流系統處于閉鎖狀態；

步驟2：閉合整流側交流斷路器，解鎖LCC換流器并采用定直流電流控制為直流側電容充電建立直流電壓達到額定直流電壓；為避免充電過程產生過流，直流電流指令從零開始按用戶自定義的速率增加至額定值，觸發角初始值設為90°，最小觸發角設定為5°，為減小諧波，測量電流加慣性環節濾波。

步驟3：為避免切換過程產生過大振蕩，待直流電壓到達額定值時，閉合逆變側交流斷路器并啟動VSC換流器，做定直流電壓控制，且直流電壓指令值為1.0pu、無功功率指令值為0pu；有功功率逐漸由整流側傳輸至逆變側，系統完成啟動過程進入穩態運行狀態。

LCC-VSC型混合直流輸電系統的啟動問題有其特殊性：潮流只能單向流動即由LCC換流站流向VSC換流站；兩端換流站啟動條件各有特點，LCC換流器啟動前需有功率饋入才能啟動晶閘管。VSC換流器啟動前其直流側須有電壓，否則IGBT反并聯的二極管將會正向電壓的作用下發生短路。

因此，本發明具有如下優點：設計了兩端大電網運用場景下LCC-VSC型高壓直流輸電系統啟動控制策略：先平穩啟動LCC給直流電容充電、為VSC反并聯二極管提供反壓，然后啟動VSC換流器實現潮流由LCC側流向VSC側，能使LCC-VSC型混合直流輸電系統從完全停機狀態平穩過渡到正常運行狀態，整個啟動過程平滑穩定，同時混合直流系統的控制策略完善清晰，啟動完成后能使系統準確跟蹤目標參考值穩定運行。

附圖說明

圖1為本發明涉及的啟動系統拓撲結構示意圖。