[發明專利]一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法

在審

• 申請號: 201810551661.1
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108696165A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 茍銳鋒;楊曉平;李少華;馬小婷;蘇勻;張小亮;楊超
• 申請（專利權）人: 西安西電電力系統有限公司;西安端怡科技有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法，本發明涉及一種基于箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法，屬于電力系統輸配電應用領域。本發明將整個預充電過程分為“不控充電”和“可控充電”兩個階段，“不控充電”階段將子模塊電容電壓充至閾值，“可控充電”階段結合箝位雙子模塊的結構特點，以橋臂電流方向為依據，分橋臂進行可控充電，依次將各橋臂子模塊電容充電至額定電壓。本發明所提出的預充電方法充分結合了箝位雙子模塊的結構特點，能夠快速、準確和安全的完成預充電過程。

技術領域

本發明屬于電力系統輸配電應用技術領域，具體涉及一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法。

背景技術

2001年，A.Lesnicar等人提出了模塊化多電平結構的電壓源換流器(modularmultilevel converter，MMC)，MMC除了具有能夠實現有功和無功的獨立控制，同時具有輸出電壓諧波含量少，無需濾波器，模塊化結構擴展性強，容易實現冗余控制等一系列優勢，因而迅速成為換流器領域的研究熱點。

MMC由一系列級聯的子模塊構成，根據子模塊類型的不同，MMC的性能也不盡相同。其中半橋子模塊由于結構簡單而獲得了廣泛的應用，現有的MMC-HVDC工程基本都是基于半橋子模塊。然而基于半橋子模塊的MMC無法有效閉鎖直流故障電流，因而系統的直流故障穿越能力差，一旦發生直流側故障，往往需要整個系統停運，降低了系統運行的可靠性。為了解決這一問題，現有的基于半橋子模塊的MMC-HVDC工程一般采用直流電纜作為輸電線路，以降低直流側故障的幾率，但這無疑會降低系統的經濟性同時限制了在架空線輸電領域的應用。

為解決上述半橋子模塊的缺陷，學術界又提出了很多具有故障阻斷能力的子模塊類型，以提高系統的直流故障穿越能力，箝位雙子模塊便是其中一種。基于箝位雙子模塊的MMC(C-MMC)除了保留了早期MMC的一般性優點外，最大的優勢在于可利用換流器快速控制實現直流故障自清除，且額外增加的器件和損耗均不大，因而未來基于C-MMC的柔性直流輸電系統具有廣闊的應用前景。與其他子模塊類型的MMC一樣，C-MMC每個子模塊都含有一個懸浮電容，在高壓場景下，子模塊的工作需要依賴于自取能電源，在充電的初始階段子模塊電容不帶電，自取能電源無法啟動，所以給子模塊電容預充電是C-MMC正常運行所必須的階段。預充電的方式主要分為自勵預充電和它勵預充電兩種，它勵預充電由于需要額外的輔助直流充電電源，經濟性較差，所以目前主流的預充電方式是利用電網線電壓直接充電的自勵預充電方式。

由于子模塊自身結構特點，C-MMC的預充電方法與其他類型子模塊的MMC有所不同，如何有效利用C-MMC自身結構特點，設計安全有效的預充電方法是亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法，本發明的目的在于提供基于箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法，根據C-MMC的拓撲結構特點，設計“不控充電”和“可控充電”的兩階段預充電方法，并且在“不控充電”階段采取分橋臂充電的方法，預充電過程安全、快速、有效，具有較強的工程實用性。

為達到上述目的，本發明所述一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法1、一種箝位雙子模塊的模塊化多電平換流器的預充電方法，其特征在于，包括“不控充電”階段和“可控充電”階段，在“不控充電”階段，換流器所有橋臂上的子模塊同時進行預充電，直到所有子模塊的電容的電壓達到電容閾值U_CC，“可控充電”階段以分橋臂充電的方式，將各橋臂電容依次充電至額定電壓U_CR。

進一步的，包括以下步驟：

步驟1、接通換流器交流側斷路器，換流器在交流側線電壓作用下，所有橋臂同時進行預充電，所有子模塊的電容電壓達到電容閾值U_CC；

步驟2、通過實施分橋臂充電的方式，將各橋臂電容依次充電至額定電壓U_CR；