[發明專利]一種模塊化組合式直流變壓器及其控制方法

有效

• 申請號: 202011454589.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112436739B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張哲任;徐政;宋遠見
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/537;H02J3/36;H02J3/38
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種模塊化組合式直流變壓器，用于高壓與低壓兩側換流站之間的直流電壓轉換，其特征在于：該模塊化組合式直流變壓器由2N個MMC依次串聯組成，第j個MMC直流側負極與第j+1個MMC直流側正極相連接，所述MMC的交流側依次通過電抗和電容連接至公共的交流母線，j為自然數且1≤j≤2N-1，N為大于0的自然數；所述電抗和電容的取值由以下公式計算確定；

其中：C_j為第j個MMC交流側所連電容的容值，L_j為第j個MMC交流側所連電抗的感值，k為高壓側換流站與低壓側換流站的直流電壓之比，P為高壓側換流站與低壓側換流站之間的傳輸功率大小，α為第j個MMC交流側所連電容的電壓波動率，U_dc為MMC的直流電壓，f為MMC交流側的額定頻率。

2.根據權利要求1所述的模塊化組合式直流變壓器，其特征在于：所述MMC交流側的額定頻率f為100～400Hz，即MMC交流側所連的電抗和電容同樣采用100～400Hz，使得這些設備體積和成本大大降低。

3.根據權利要求1所述的模塊化組合式直流變壓器，其特征在于：若高壓側換流站與低壓側換流站的直流電壓之比表示為m:n，m和n均為自然數且mn，則確定模塊化組合式直流變壓器中的MMC數量2N＝2m，其中接入高壓側換流站的MMC個數為2m，接入低壓側換流站的MMC個數為2n。

4.根據權利要求3所述的模塊化組合式直流變壓器，其特征在于：其中第1個MMC直流側正極和第2N個MMC直流側負極分別與高壓側換流站直流側正極和負極相連接，第m-n+1個MMC直流側正極和第m+n個MMC直流側負極分別與低壓側換流站直流側正極和負極相連接。

5.根據權利要求1所述的模塊化組合式直流變壓器，其特征在于：其中第N個MMC直流側負極與第N+1個MMC直流側正極相連并接地，作為整個模塊化組合式直流變壓器的中性點。

6.如權利要求3所述模塊化組合式直流變壓器的控制方法，其特征在于：當高壓側換流站采用無源控制或定有功功率控制，低壓側換流站采用定直流電壓控制時，則模塊化組合式直流變壓器中第m-n+1至第m+n個MMC采用無源控制策略，其余MMC采用定直流電壓和定無功功率控制策略，直流電壓指令值由高壓側換流站的電壓等級確定，無功功率指令值設為0；當高壓側換流站采用定直流電壓控制，低壓側換流站采用無源控制或定有功功率控制時，則模塊化組合式直流變壓器中第m-n+1至第m+n個MMC采用定直流電壓和定無功功率控制策略，其余MMC采用無源控制策略，直流電壓指令值由低壓側換流站的電壓等級確定，無功功率指令值設為0。

7.根據權利要求1所述的模塊化組合式直流變壓器，其特征在于：該直流變壓器取消了MMC換流站中的換流變壓器，極大地降低了設備的復雜性和造價，所采用的MMC模塊均相同，易于拓展和維護，可以連接任意電壓等級的對稱雙極、對稱單極或不對稱單極結構的換流站。