[發(fā)明專利]一種MMC型多端口固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010102385.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111211677B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東野;趙劍鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M1/36
• 分類號(hào): H02M1/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種MMC型多端口固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法，針對(duì)不同直流短路故障清除方案所引起的模塊電容電壓跌落和不平衡程度也各有不同的問(wèn)題，分別以固態(tài)變壓器不同端口所接母線為重啟電源，提供了直流故障重啟方法，不僅能快速準(zhǔn)確的將固態(tài)變壓器中各模塊電容充電至額定電壓，而且具有較好的通用性，對(duì)模塊電容電壓跌落和不平衡程度不需過(guò)度區(qū)分，即對(duì)所采用的故障清除方案不需有較高的敏感度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法，具體涉及一種MMC型多端口固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)快速發(fā)展的需要，能源供給始終面臨著巨大壓力，而新能源高效利用是緩解這一壓力的有效方案。在多種形式能源間的轉(zhuǎn)換以及互聯(lián)，主要通過(guò)固態(tài)變壓器(solid state transformer，SST)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了滿足中高壓應(yīng)用場(chǎng)合的需要，基于模塊化多電平變換器(modular multilevel converter，MMC)的固態(tài)變壓器應(yīng)運(yùn)而生，該固態(tài)變壓器不僅模塊化、易擴(kuò)展和輸出波形好等特點(diǎn)，而且使得固態(tài)變壓器可與能量傳輸效率更高的中高壓直流網(wǎng)絡(luò)直接相連。然而，在直流網(wǎng)絡(luò)中不可避免地要面對(duì)直流短路故障問(wèn)題，該故障的發(fā)生會(huì)瞬時(shí)引起較大的短路對(duì)系統(tǒng)安全造成極大威脅。雖然，已有較多能處理直流短路故障的方案被提出，但是這些方案普遍還會(huì)引起一個(gè)后續(xù)問(wèn)題，即故障清除后的系統(tǒng)重啟問(wèn)題，這里主要指短時(shí)故障，而非永久故障。所謂的系統(tǒng)重啟問(wèn)題首先是要建立起系統(tǒng)運(yùn)行前所需的狀態(tài)，在MMC型多端口固態(tài)變壓器中就是將所有電容電壓恢復(fù)到額定值且達(dá)到相應(yīng)的電壓平衡狀態(tài)。在現(xiàn)有的直流故障處理方案中，往往會(huì)造成MMC模塊電容電壓大幅度跌落且模塊間電壓嚴(yán)重不平衡的情況，其中電壓大幅跌落讓固態(tài)變壓器難以為各端口提供相應(yīng)的額定電壓，模塊間電壓嚴(yán)重不平衡會(huì)造成固態(tài)變壓器的多電平輸出電壓出現(xiàn)較大畸變，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定造成重大隱患，并且根據(jù)情況的不同電壓跌落和不平衡程度也各有不同。特別是有些直流故障穿越方案會(huì)造成MMC部分模塊電容電壓超過(guò)其額定電壓，對(duì)這些模塊的電容電壓要進(jìn)行放電控制，而其他模塊電容則要進(jìn)行充電控制，這將增加控制難度。總之，直流故障清除后使得SST難以很快重啟運(yùn)行。

目前現(xiàn)有的重啟方案并沒(méi)有針對(duì)MMC型多端口固態(tài)變壓器的，且由于受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制，重啟方案可用的功率傳輸路徑有限，難以快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重啟，MMC型固態(tài)變壓器作為能源轉(zhuǎn)換或傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)，具有重要的中轉(zhuǎn)作用，因此其系統(tǒng)在直流故障后的快速重啟對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目：針對(duì)現(xiàn)有的MMC型多端口固態(tài)變壓器，在其出現(xiàn)直流短路故障后，應(yīng)用不同的直流短路故障處理方案清除故障后，會(huì)出現(xiàn)MMC模塊電容電壓大幅度跌落和模塊間電壓嚴(yán)重不平衡的情況，根據(jù)清除方案的不電容電壓跌落和不平衡程度也各有不同，本發(fā)明提出了一種MMC型多端口固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法，以固態(tài)變壓器不同端口所接母線為重啟電源，提供了直流故障重啟方法，不僅能快速準(zhǔn)確的將固態(tài)變壓器中各電容充電至額定電壓，而且具有較好的通用性，對(duì)電壓跌落和不平衡程度不需過(guò)度區(qū)分，即對(duì)所采用的故障清除方案不需有較高的敏感度。

技術(shù)方案：一種MMC型多端口固態(tài)變壓器的直流故障快速重啟方法，該MMC型多端口固態(tài)變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括MMC單元、DC/DC變換器單元和低壓變換器單元；所述MMC單元三相中每一相分別由多個(gè)HBSM模塊和多個(gè)以FBSM模塊為代表的具有直流故障穿越能力的模塊作為基本模塊混合串聯(lián)而成的兩個(gè)橋臂組成，兩個(gè)橋臂之間為MMC單元的一相高壓交流側(cè)；每個(gè)所述基本模塊均由直流電容C和電力電子開(kāi)關(guān)組成；所述DC/DC變換器單元由多個(gè)DAB電路組成，每個(gè)DAB電路的前級(jí)均分別與MMC單元的一個(gè)基本模塊的直流電容C相連；所有DAB電路后級(jí)輸出端相互并聯(lián)形成低壓直流端口，所述低壓直流端口與低壓變換器單元的直流側(cè)并聯(lián)，在所述低壓直流端口并聯(lián)有直流電容C_LVDC；

當(dāng)以MMC型多端口固態(tài)變壓器的高壓直流端口或高壓交流端口所接母線作為重啟電源時(shí)，包括以下步驟：