[發明專利]MMC不對稱電容箝位子模塊的直流故障清除方法

有效

• 申請號: 202010432579.4
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111654011B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 曾琦;王渝紅;劉進飛;凌楠
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02M7/00;H02M7/483;H02J3/36
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

本發明公開了MMC不對稱電容箝位子模塊的直流故障清除方法，包括以下步驟：提供新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構；對所述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構進行直流故障特性分析；根據上述直流故障特性分析的結果判斷出所述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構的直流故障清除能力；對上述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構的直流故障清除能力進行驗證。本發明利用了ACSM子模塊電容箝位功能和二極管的反向截止特性，擁有清除直流故障的能力；使用該型改進子模塊構成的MMC，能夠較為快速地切除系統直流側故障電流。

技術領域

本發明屬于柔性直流工程技術領域，具體涉及MMC不對稱電容箝位子模塊的直流故障清除方法。

背景技術

采用電壓源換流器(voltage source converter,VSC)的高壓直流輸電技術(highvoltage direct current,HVDC)為實現可再生能源大規模并網、非同步交流網絡互聯以及孤島送電提供了可靠的保障。相較于傳統的兩電平換流器和二極管鉗位型三電平換流器，模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)具備模塊化設計、較低的開關頻率、出色的輸出波形和可擴展性的優勢，能夠輕松的實現多電平技術，在大功率、高電壓方向的應用上，顯示了很好的發展前景，近年來得到深入的研究并進行了廣泛的應用。子模塊(sub-module,SM)為MMC基本構件，常常采用半橋型子模塊(half bridge sub-module,HBSM)拓撲結構。該型結構已應用于張北柔性直流工程、廈門兩端柔性直流工程以及舟山五端柔性直流工程等。

然而，基于半橋子模塊的MMC并不具備直流側故障自阻斷能力，它必須依靠直流斷路器與直流故障分隔，不然換流器將承受來自聯接系統的高故障電流。即使換流器閉鎖，續流二極管仍然會使得故障電流持續危害MMC的設備元器件。柔性直流系統由于阻尼較低，故障電流可在短時間內達到很高的峰值，易引發交流側系統暫時性過電流，故障電流會給系統帶來持續性沖擊。

發明內容

本發明目的在于提供MMC不對稱電容箝位子模塊的直流故障清除方法，用于解決上述現有技術中存在的技術問題之一，如：在現有技術中，基于半橋子模塊的MMC并不具備直流側故障自阻斷能力，它必須依靠直流斷路器與直流故障分隔，不然換流器將承受來自聯接系統的高故障電流。即使換流器閉鎖，續流二極管仍然會使得故障電流持續危害MMC的設備元器件。柔性直流系統由于阻尼較低，故障電流可在短時間內達到很高的峰值，易引發交流側系統暫時性過電流，故障電流會給系統帶來持續性沖擊。提出了一種改進新型子模塊，具備直流側故障非對稱阻斷能力。設計了該子模塊的拓撲結構并對其運行特性進行了研究；詳細分析了該子模塊的直流雙極短路故障響應特性和器件耐壓情況，并就經濟性與其它幾種典型的改進子模塊進行對比分析。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平臺，驗證了本文提出的改進子模塊拓撲能有效實現系統直流短路故障阻斷功能。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

MMC不對稱電容箝位子模塊的直流故障清除方法，包括以下步驟：

S1：提供新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構；

S2：在步驟S1的基礎上，對所述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構進行直流故障特性分析；

S3：在步驟S2的基礎上，根據上述直流故障特性分析的結果判斷出所述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構的直流故障清除能力；

S4：在步驟S3的基礎上，對上述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構的直流故障清除能力進行驗證。

進一步的，

在步驟S1中，所述新型MMC不對稱電容箝位子模塊拓撲結構具體如下：