[發明專利]基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法

在審

• 申請號: 201711318364.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107947618A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張海濤;饒宏;岳偉;周月賓;黃潤鴻;王健
• 申請（專利權）人: 榮信匯科電氣技術有限責任公司;南方電網科學研究院有限責任公司;夢網榮信科技集團股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/36
• 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

本發明屬于柔性直流輸電系統控制技術領域，尤其涉及柔性直流輸電系統中基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法。

背景技術

隨著柔性直流工程向超遠距離，超高電壓架空線輸電技術發展，基于全橋模塊和半橋模塊的混連拓撲，能夠自清除直流側故障，并且具備降壓運行能力，具有良好的發展前景和工程實用意義，例如：專利CN201420288038一種用于柔性直流輸電系統的模塊化多電平換流閥提出，在橋臂中將全橋子模塊和半橋子模塊進行混合配置，如圖7所示，這樣既發揮的全橋子模塊抑制故障電流的特點，又能夠降低成本和損耗的增加。另外，還有很多專利(例如專利CN103731059)也提出了各種全半橋混合型的柔性直流輸電系統的換流閥。

但是全橋不可控充電是雙向的，并非像半橋一樣是單向充電，因此混連閥組的全橋模塊在充電過程中充電電壓較高，不可控充電期間全橋模塊電壓為半橋模塊的兩倍。

為解決交流側充電時全半橋模塊電壓的不一致問題，需要一種基于MMC拓撲的換流閥交流側可控充電方法，通過可控充電提高模塊的平均電壓，并保持橋臂內所有模塊的電壓平衡。

發明內容

為了解決背景技術中所述問題，本發明提供一種基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法，所述全半橋混連換流閥是基于模塊化多電平結構的電壓源型換流閥，所述交流側可控充電方法，是在充電過程中首先打開全部全橋模塊的T4IGBT，然后通過預設斜率控制投入充電過程的模塊個數，可逐步提升模塊的電壓，對全半橋混合拓撲的換流閥進行可控充電，并在充電過程中消除初始不可控充電期間全半橋充電電壓的嚴重不平衡問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法，所述的可控充電方法通過在換流站交流側充電過程中控制全橋模塊或半橋模塊的投切，使得所有模塊的電壓能夠平衡一致的升高；具體包括步驟如下：

步驟一、接入啟動電阻，然后交流斷路器合閘；

步驟二、第一階段為混合閥組不可控充電階段，由于全橋模塊電流可以雙向流動，第一階段中全橋電壓始終是半橋電壓的兩倍；

步驟三、第二階段為全橋以半橋模式充電階段，具體為：當全橋全部帶電后，所述的當全橋全部帶電為全橋模塊的取能電源和負責觸發的控制板和驅動板卡都能夠正常工作，此時觸發并維持所有全橋T4IGBT，使其等效為半橋繼續充電；

步驟四、第三階段，等待橋臂內所有模塊平均值達到設定值后，啟動帶斜率的可控充電控制，有選擇的逐步增加或逐步減小投入的功率模塊，直到投入的模塊數達到最終設定值并維持不變，至此可控充電過程結束。

所述的步驟三為可選步驟，直接從步驟二不可控充電階段進入步驟四可控充電階段。

所述的步驟四中投切全橋或半橋功率模塊有兩種方法：

第一種投切模塊的控制方法為：投入模塊數從下限Nst逐步升高至投入模塊數上限Ned，這種方法必須帶著啟動電阻，否則引起較大的沖擊電流，此方法優點是充電速度較快，全橋與半橋之間平衡過程較短，在啟動帶斜率可控充電控制以后零點幾秒內全橋和半橋模塊電壓就趨于一致；

第二種投切模塊的控制方法為：投入充電模塊數從投入橋臂內所有模塊數Nsm逐步降低至投入模塊上限Ned，這種方法不必要帶啟動電阻，因此若使用第二種方法在步驟四進行之前，允許旁路啟動電阻。

所述的步驟四中，在實現當前投入模塊個數跟隨投入模塊數給定值的前提下，在電流為充電方向時，僅根據模塊電壓優先投入電壓偏低的模塊，切除電壓偏高的模塊，并不區分是全橋還是半橋。

當所述的步驟四結束并切除啟動電阻之后，維持每個橋臂中所投入充電的模塊數不變，等于步驟四結束時的投入充電模塊數，維持這一狀態，直至系統解鎖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明的一種基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法，可消除全半橋混連閥組交流側不可控充電的嚴重不平衡，使得全半橋的模塊電壓高度一致。

2、本發明的一種基于全半橋混連拓撲的換流閥交流側可控充電方法，原理簡單、思路清晰，便于工程實現。

附圖說明

圖1為本發明的混連閥組的交流側充電策略流程圖；

圖2為本發明的全橋模塊結構；

圖3為本發明的半橋模塊結構；

圖4為本發明的可控充電方法1曲線示意圖；

圖5為本發明的可控充電方法2曲線示意圖；