[發(fā)明專利]混合直流換流器的預(yù)充電方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110340879.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113178884B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)珊珊;蔡旭;魏新遲;方梓熙;方陳;楊建平;沈冰
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M1/36;H02J7/10
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;劉翠

本發(fā)明提供了一種混合直流換流器的預(yù)充電方法及系統(tǒng)，包括：對混合直流換流器的交流輸出單元與高壓子模塊串建立環(huán)流電壓；當(dāng)所述交流輸出單元與高壓子模塊串的環(huán)流電壓與電容電壓穩(wěn)定后，生成環(huán)流控制電壓，平衡交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓；當(dāng)所述交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓平衡后，生成直流控制電壓，使得所述交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓不斷上升至額定電壓時(shí)，預(yù)充電結(jié)束。本發(fā)明能夠緩慢實(shí)現(xiàn)輔助換流器內(nèi)部模塊的均壓；在完成輔助換流器內(nèi)部子模塊均壓后，能夠控制直流側(cè)電流近一步充電，最終使得所有子模塊都能夠達(dá)到額定值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電、柔性直流輸電、電力電子技術(shù)，具體地，涉及一種相同子模塊構(gòu)建的混合海上風(fēng)場直流換流器的預(yù)充電方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

模塊化多電平變換器(modular multilevel converter,MMC)具有電壓等級高、效率高、諧波小的特點(diǎn)，成為高壓直流輸電中最具競爭力的變換器拓?fù)洹５捎贛MC體積與重量龐大，在海上建設(shè)換流站時(shí)，建造成本高昂。

混合直流換流器由二極管整流器與全控輔助換流器混合組成，其中二極管整流器用于傳輸風(fēng)電場的有功功率，全控輔助換流器用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的黑啟動(dòng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)中的無功與諧波功率，并提供穩(wěn)定的風(fēng)場內(nèi)網(wǎng)電壓用于風(fēng)電機(jī)組鎖相同步。相比傳統(tǒng)MMC方案，子模塊數(shù)目大幅度減少，建設(shè)成本大幅度降低，體積與重量也明顯減少，十分適合用于海上直流輸電。

現(xiàn)有的混合直流換流器，其輔助換流器本質(zhì)上仍是一種模塊化多電平拓?fù)洌枰M(jìn)行預(yù)充電才能夠啟動(dòng)，但是，目前本領(lǐng)域卻缺少一種能夠給輔助換流器進(jìn)行有效預(yù)充電的技術(shù)，以滿足海上直流輸電的需求。

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)：

申請?zhí)枮?01711288924.6的中國發(fā)明專利申請《混合型海上風(fēng)場直流換流器》，提供了一種海上風(fēng)場直流換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與完整電壓等級的MMC換流器相比，可以大幅減少子模塊與IGBT數(shù)量，降低系統(tǒng)成本，能夠在風(fēng)場啟動(dòng)階段主動(dòng)建立風(fēng)場內(nèi)網(wǎng)電壓，提供風(fēng)風(fēng)場的啟動(dòng)功率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)場的黑啟動(dòng)。但是，該結(jié)構(gòu)仍沒有對其輔助換流器使用同一種子模塊構(gòu)建時(shí)如何進(jìn)行預(yù)充電并啟動(dòng)進(jìn)行研究。

綜上所述，本領(lǐng)域雖然已經(jīng)開始對海上風(fēng)場直流換流器進(jìn)行大量的研究與開發(fā)，但是仍然缺少一種對其輔助換流器進(jìn)行預(yù)充電的技術(shù)，導(dǎo)致海上風(fēng)場直流換流器的應(yīng)用受限。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種相同子模塊構(gòu)建條件下的混合直流換流器的預(yù)充電方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種混合直流換流器的預(yù)充電方法，包括：

對混合直流換流器的交流輸出單元與高壓子模塊串建立環(huán)流電壓；

當(dāng)所述交流輸出單元與高壓子模塊串的電容電壓穩(wěn)定后，生成環(huán)流控制電壓，平衡交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓；

當(dāng)所述交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓平衡后，生成直流控制電壓，使得所述交流輸出單元與高壓子模塊串的子模塊電容電壓不斷上升至額定電壓時(shí)，預(yù)充電結(jié)束。

優(yōu)選地，所述對混合直流換流器的交流輸出單元與高壓子模塊串建立環(huán)流電壓，包括：

所述交流輸出單元的控制信號包括：交流電壓分量U₂和環(huán)流電壓u_cir；所述高壓子模塊串的控制信號包括：直流電壓分量U₁、環(huán)流電壓u_cir、環(huán)流控制電壓Δu_cir和直流控制電壓Δu_dc；所述高壓子模塊串和交流輸出單元的調(diào)制電壓為：