[發明專利]混合式模塊化多電平換流器直流短路故障恢復方法及裝置

有效

• 申請號: 201710158070.3
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106953347B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李道洋;吳金龍;王先為;劉欣和;張浩;行登江;孫樹敏;李廣磊
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼電氣股份有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 41119 鄭州睿信知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳浩

本發明涉及混合式模塊化多電平換流器直流短路故障恢復方法及裝置，本發明將需要恢復的換流站控制模式分為主站模式和從站模式，當選擇一個換流站作為主站時，其他換流站作為從站，主站逐漸抬升直流電壓至額定值時，從站通過直流電流反饋值與直流電流參考值之差，跟蹤主站的直流電壓，實現直流電壓的同步提升。本發明在整個恢復過程中不需要進行站間通訊，不需要斷路器配合，換流站在直流短路故障結束后能夠快速、穩定的恢復直流電壓，能根據預設流程與自身電氣量檢測恢復至直流故障前的正常運行狀態，恢復過程中無沖擊電流，并能持續維持并網狀態。

技術領域

本發明屬于直流輸電技術領域，具體涉及混合式模塊化多電平換流器直流短路故障恢復方法及裝置。

背景技術

目前，隨著全控型電力電子器件的發展和電力電子技術在電力系統中的應用，基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術日益受到重視。模塊化多電平換流器(Modularmultilevel converter，MMC)是柔性直流輸電系統應用電壓源換流器中的一種，它由多個子模塊按照一定的方式連接而成，通過控制各個子模塊IGBT組的投入和切除狀態使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，實現能量的高效傳輸。

傳統的模塊化多電平換流器中，通常采用半橋式子模塊作為基礎單元，以降低換流器的建設成本。傳統半橋式子模塊MMC在直流短路故障發生時無法通過自身特性迅速抑制故障電流，必須依靠交流斷路器或直流斷路器才能清除故障電流。該方法的缺點在于：由于交流斷路器的響應時間較長，可能導致保護不及時而造成換流器的過流損壞；此外，配置直流斷路器會提高對設備的技術要求，增加系統成本。

為了解決上述問題，有學者提出采用全橋子模塊或箝位雙子模塊MMC來解決換流器過流損壞的問題：在短路故障后，通過迅速閉鎖換流器，利用全橋子模塊中二極管的反向阻斷能力迅速抑制故障電流，實現直流故障的清除。但是換流器閉鎖后，子模塊電壓會隨著自身損耗而逐漸降低，最終由于電壓不足而被旁路，換流器跳閘，導致柔性直流輸電系統不能從故障中快速恢復，增加柔性直流輸電系統從故障中恢復的時間。因此，又有學者提出采用在傳統半橋子模塊MMC中加入足夠數量的全橋子模塊，如圖1所示，利用全橋子模塊輸出負電平的能力，在維持交流側并網的情況下將直流電壓降低至0，從而迅速抑制故障電流，不閉鎖狀態下實現直流故障穿越。

但該方法在實現故障穿越后重新建立直流電壓的過程中，需要在并聯的換流站之間進行高速通訊，從而同步提升直流電壓。而對于直流輸電應用場合中，不同換流站間距離通常很遠，在兩者之間建立遠距離高速通信無疑將會大大增加建設成本；此外，當站間通信異常時，并聯的換流站之間將無法同步提升直流電壓，站間通信的不可靠性對直流故障產生不利影響。

因此，非常有必要提出一種不依賴站間通訊的控制策略，使得發生直流短路故障的雙端或多端子模塊混合式柔性直流輸電系統，在不需要站間高速通訊的情況下仍能夠快速、穩定、可靠的實現直流電壓的重新建立和傳輸功率的恢復。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合式模塊化多電平換流器直流短路故障恢復方法及裝置，用于解決半橋與全橋子模塊混合式模塊化多電平換流器在短路故障恢復過程中，站間通訊異常時無法同步提升直流電壓的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種混合式模塊化多電平換流器直流短路故障恢復方法，包括六個方法方案：

方法方案一，包括以下步驟：

一個換流站作為主站，其他換流站作為從站；所述主站將直流電壓從零提升至額定值；所述從站根據直流電流反饋值與直流電流參考值之差，同步跟蹤所述直流電壓，直至所述直流電壓提升至額定值。

方法方案二，在方法方案一的基礎上，所述主站根據設定的第一直流偏置，將所述直流電壓從零提升至額定值；所述第一直流偏置用于結合三相調制波生成主站換流器的橋臂電壓。