[發明專利]對稱雙極MMC-HVDC裝置、系統及故障穿越控制方法

有效

• 申請號: 201710409084.8
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107026466B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 胡家兵;徐克成
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02H9/02
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種對稱雙極MMC?HVDC裝置、系統及控制方法，該裝置包括第一正極換流器、第二正極換流器、第一負極換流器、第二負極換流器，當發生直流側極對極短路故障后，使一極換流器直流電壓極性反轉，另一極換流器直流電壓極性不變，反向電動勢抵消故障電流，通過導線形成的正極功率回路和負極功率回路用于傳輸功率，實現極對極故障期間不產生功率缺額；當發生直流側極對地短路故障后，通過接入高阻抗可以抑制故障電流幅值和上升率，同時使故障極換流器直流電壓極性反向，保持非故障換流器直流電壓極性不變，抑制非故障極過電壓，通過導線形成的正極功率回路和負極功率回路用于傳輸功率，實現極對極故障期間不產生功率缺額。

技術領域

本發明屬于多電平電力電子變換器技術領域，更具體地，涉及對稱雙極MMC-HVDC裝置、系統及故障穿越控制方法。

背景技術

基于模塊化多電平換流器的高壓直流輸電(Modular Multilevel ConverterBased High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系統因其在系統損耗，容量升級，電磁兼容，故障管理等方面的優勢，成為了柔性直流輸電中的優選技術。其在我國發展的特點是高電壓、遠距離、大容量以及架空線。

對稱雙極接線的MMC-HVDC系統相對于對稱單極接線的MMC-HVDC系統具有傳輸容量大，系統設備冗余性好等優點，同時具有強大的故障承受能力，能夠應對換流器、變壓器及傳輸線等的故障，由于每一極的兩臺換流器都可以獨立運行，因而故障極的換流器退出運行后，非故障極換流器可以繼續運行。

目前對稱雙極接線的MMC-HVDC系統在應對直流側短路故障時存在以下不足之處：

(1)當直流側發生極對極短路故障時，同一端的兩臺換流器被串聯短路，故障電壓高，是兩臺換流器輸出直流電壓之和，同時由于換流器串聯，系統等效電容小，放電速度快，故障電流上升速度迅速。目前處理直流側極對極短路故障的方案有閉鎖換流器和加裝直流斷路器兩種，但是兩種方案都會讓整個系統退出運行，無法繼續傳輸有功功率和無功功率，對交直流系統造成巨大的有功和無功缺額，嚴重影響系統穩定，而且目前高壓大容量直流斷路器的制造技術不成熟，造價高，可靠性低。

(2)當系統發生直流側極對地短路故障時，雖然非故障極換流器可以繼續獨立運行，但是對于故障極換流器而言，相當于發生了換流器直流側口的雙極短路故障，同樣會導致其端口電壓迅速減小，子模塊電容快速放電，故障電流迅速增大，嚴重威脅換流器設備的安全。同時，由于雙極系統的一極退出運行，會對交直流系統造成嚴重的有功功率和無功功率缺額。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供對稱雙極MMC-HVDC裝置、系統及故障穿越控制方法，旨在解決現有技術由于發生故障時采用讓對稱雙極MMC-HVDC的一極換流器或兩級換流器退出運行導致對稱雙極MMC-HVDC存在嚴重的有功功率和無功功率缺額技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種對稱雙極MMC-HVDC裝置，包括：

第一正極換流器，用于根據第一正極控制信號控制交流電與直流電轉化；

第一負極換流器，其直流側正極與第一正極換流器直流側負極連接，用于根據第一負極控制信號控制交流電與直流電轉化；

第二正極換流器，其直流側正極通過正極母線與第一正極換流器直流側正極連接，其直流側負極通過導線與第一正極換流器直流側負極連接，用于根據第二正極控制信號控制交流電與直流電轉化；以及

第二負極換流器，其直流側正極與第二正極換流器直流側負極連接，其直流側負極通過負極母線與第一負極換流器直流側負極連接，用于根據第二負極控制信號控制交流電與直流電轉化；