[發明專利]一種低全橋比例子模塊混合型MMC及其直流故障處理策略

有效

• 申請號: 202010123850.6
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111224569B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 徐政;徐雨哲;張哲任
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/5387;H02H7/26;H02H3/06;H02J3/36
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種低全橋比例子模塊混合型MMC的直流故障處理策略，所述MMC為三相六橋臂結構，每相包含上下兩個橋臂，每個橋臂由N個子模塊以及一個橋臂電抗器串聯構成，這N個子模塊包括了N₁個半橋子模塊和N₂個全橋子模塊即N＝N₁+N₂；A相上下橋臂的連接點與B相上下橋臂的連接點通過交流斷路器BR₁相連，B相上下橋臂的連接點與C相上下橋臂的連接點通過交流斷路器BR₂相連，N、N₁、N₂均為大于1的自然數，每個橋臂中全橋子模塊的數量N₂為10％N至N，MMC直流側的高壓端依次通過平波電抗器以及超高速機械開關與直流線路相連接；所述直流故障處理策略包括如下步驟：

(1)正常運行過程中，使MMC的交流斷路器BR₁和BR₂保持關斷狀態，超高速機械開關保持閉合狀態，同時監測MMC每個橋臂的橋臂電流；

(2)直流故障發生后，若MMC所在換流站首先檢測到橋臂電流超過閾值，立刻閉鎖MMC所有子模塊，同時閉合交流斷路器BR₁和BR₂并向超高速機械開關發出關斷信號，進而向MMC所連的另一端換流站發出閉鎖指令；

(3)另一端換流站接收到閉鎖指令或檢測到自身MMC橋臂電流超過閾值，同樣立刻閉鎖MMC所有子模塊，閉合交流斷路器BR₁和BR₂并向超高速機械開關發出關斷信號；

(4)兩端換流站閉鎖后經過一定時長t₃，故障線路兩端的超高速機械開關在流經電流降低到0之后完成關斷，實現故障線路的物理隔離，與此同時兩端換流站向各自MMC的交流斷路器BR₁和BR₂發出關斷信號；

(5)經過一定時間長t₄后，兩端MMC的交流斷路器BR₁和BR₂恢復到關斷狀態，至此直流故障處理完成。

2.根據權利要求1所述的直流故障處理策略，其特征在于：所述步驟(2)和步驟(3)中當以下關系式成立則判定MMC橋臂電流超過閾值；

max(I_pa,I_na,I_pb,I_nb,I_pc,I_nc)＞2I_rate

其中：I_pa為MMC的A相上橋臂電流，I_na為MMC的A相下橋臂電流，I_pb為MMC的B相上橋臂電流，I_nb為MMC的B相下橋臂電流，I_pc為MMC的C相上橋臂電流，I_nc為MMC的C相下橋臂電流，I_rate為子模塊內IGBT的額定電流。

3.根據權利要求1所述的直流故障處理策略，其特征在于：所述步驟(5)在完成直流故障處理后需進行重合閘操作，具體實現方式如下：

對于暫時性直流故障，經過一定的去游離時間后，向故障線路兩端的超高速機械開關發出閉合信號，同時向兩端MMC發出解除閉鎖的指令，使系統恢復到穩態運行狀態；

對于永久性直流故障，經過一定的去游離時間后，向故障線路兩端的超高速機械開關發出閉合信號，同時向兩端MMC發出解除閉鎖的指令；由于是永久性直流故障，若經過一定時間再次檢測到某一端換流站MMC橋臂電流超過閾值，則重新根據步驟(2)～(5)進行直流故障處理。

4.根據權利要求1所述的直流故障處理策略，其特征在于：當MMC中的全橋子模塊閉鎖后，子模塊電容反向接入直流故障線路，與平波電抗器、橋臂電抗器和直流線路共同構成一個LC振蕩回路，使直流故障電流在子模塊閉鎖后的t₃時間內降低至0，最終使得超高速機械開關完成關斷。

5.根據權利要求1所述的直流故障處理策略，其特征在于：在故障處理的t₃+t₄時間段內，通過閉合交流斷路器BR₁和BR₂在MMC閥側主動制造三相相間短路，阻止交流系統電流流入直流系統，加快故障電流振蕩至0的過程，t₃+t₄的總時長不超過30ms。