[發(fā)明專利]基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710202416.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107070192B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬煥;吳金龍;王先為;張浩;楊美娟;胡丁文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許繼電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/36
• 分類號(hào): H02M1/36;H02J3/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發(fā)明涉及基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)方法，其中，組合式換流器由N個(gè)基本換流單元串聯(lián)升壓構(gòu)成。對(duì)于一個(gè)控制周期，確定各基本換流單元橋臂中的子模塊切除數(shù)，然后切除各橋臂中相應(yīng)個(gè)數(shù)的子模塊，對(duì)其他投入的子模塊進(jìn)行充電。子模塊切除數(shù)的切除原則中，第一條原則可以保證站內(nèi)所有基本換流單元的子模塊電容電壓平均值能夠達(dá)到并穩(wěn)定在額定值附近。第二條原則能夠?qū)崿F(xiàn)各基本換流單元的子模塊電容充電均衡。而且，在確定各橋臂中的子模塊切除數(shù)后，優(yōu)先切除充電電壓較高的子模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)基本換流單元內(nèi)各子模塊間的電壓均衡，因此，通過(guò)該啟動(dòng)方法，能夠保障基本換流單元間的協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)方法，屬于直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的快速發(fā)展及電力電子技術(shù)的更新?lián)Q代，基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技術(shù)的柔性直流輸電系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，并逐步實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。但相對(duì)于傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)(又稱電網(wǎng)換相換流器高壓直流輸電系統(tǒng)，Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)，其電壓等級(jí)和輸送容量均有待于進(jìn)一步提升。

借鑒傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的高壓輸電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以MMC換流器作為基本換流單元，利用換流器的矩陣式組合可以實(shí)現(xiàn)高壓大容量的要求，也即通過(guò)基本換流單元的并聯(lián)提高輸送容量，通過(guò)基本換流單元的串聯(lián)(即級(jí)聯(lián))提高輸送電壓等級(jí)，形成組合換流器，有效解決了這一難題。

柔性直流輸電系統(tǒng)由M個(gè)組合換流站組成網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，為組合換流器的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，組合式換流器由N個(gè)基本換流單元串聯(lián)升壓構(gòu)成，采用模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)或其并聯(lián)組合作為基本換流單元。

然而，目前針對(duì)基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)的研究尚處于初期階段，特別是對(duì)于組合式換流器的系統(tǒng)啟動(dòng)方法仍處于空白狀態(tài)。

根據(jù)交流側(cè)是否連接交流網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)過(guò)程分為有源啟動(dòng)與無(wú)源啟動(dòng)。有源啟動(dòng)按照直流網(wǎng)絡(luò)的接入情況又可分為有源獨(dú)立啟動(dòng)和有源共同啟動(dòng)，其中，有源獨(dú)立啟動(dòng)是指換流站系統(tǒng)在啟動(dòng)前未接入直流電網(wǎng)，通過(guò)交流有源網(wǎng)絡(luò)為MMC子模塊進(jìn)行預(yù)充電；有源共同啟動(dòng)是指換流站系統(tǒng)在啟動(dòng)前已經(jīng)接入了直流電網(wǎng)，通過(guò)交直流網(wǎng)絡(luò)共同為MMC子模塊充電。而無(wú)源啟動(dòng)是通過(guò)其他站建立的直流網(wǎng)絡(luò)對(duì)MMC各子模塊進(jìn)行充電。

對(duì)于有源獨(dú)立啟動(dòng)換流站而言時(shí)，站內(nèi)各基本換流單元的啟動(dòng)過(guò)程相對(duì)獨(dú)立，其啟動(dòng)策略與傳統(tǒng)啟動(dòng)策略并無(wú)區(qū)別。而對(duì)于無(wú)源啟動(dòng)或有源共同啟動(dòng)換流站而言，直流網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)站內(nèi)所有基本換流單元同時(shí)進(jìn)行充電，采用傳統(tǒng)的啟動(dòng)控制策略對(duì)各基本換流單元獨(dú)立控制的方式已不能滿足啟動(dòng)運(yùn)行需求，極易引發(fā)換流站內(nèi)由于基本換流單元間的參數(shù)及控制差異性導(dǎo)致的子模塊電容充電不均衡問(wèn)題，同時(shí)使得充電完成后各基本換流單元直流電壓分配不均。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)方法，用以解決傳統(tǒng)的啟動(dòng)控制策略易引發(fā)換流站內(nèi)各基本換流單元子模塊電壓充電不均衡的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種基于組合換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)均壓?jiǎn)?dòng)方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)于一個(gè)控制周期，確定各基本換流單元橋臂中的子模塊切除數(shù)；

(2)切除各橋臂中相應(yīng)個(gè)數(shù)的子模塊，對(duì)各橋臂中投入的子模塊進(jìn)行充電；

根據(jù)以下兩個(gè)原則確定各橋臂中的子模塊切除數(shù)：

1)當(dāng)?shù)趉個(gè)基本換流單元第i個(gè)橋臂上的子模塊電容電壓平均值小于額定值，且所有的基本換流單元第i個(gè)橋臂的子模塊總切除數(shù)小于所有的基本換流單元第i個(gè)橋臂總切除數(shù)上限值時(shí)，逐漸增加該橋臂中的子模塊切除數(shù)；