混合式MMC排序均压充电方法、启动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种混合式MMC排序均压充电方法、启动方法及装置，均压排序充电方法将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的若干个子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通任一全控器件，关断其余三个全控器件。本发明专利技术不需要判断电流方向，即可完成子模块混合式MMC的启动充电过程，有效的避免了由于半桥与全桥拓扑不一致导致的充电阶段末尾子模块电压波动问题。

【技术实现步骤摘要】
混合式MMC排序均压充电方法、启动方法及装置
本专利技术属于直流输电
，具体涉及混合式MMC排序均压充电方法、启动方法及装置。
技术介绍
随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的柔性直流输电技术日益受到重视。模块化多电平换流器(Modularmultilevelconverter，MMC)是柔性直流输电系统应用中电压源换流器的一种，它由多个子模块按照一定的方式连接而成，通过控制各个子模块IGBT组的投入和切除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。传统的模块化多电平换流器中，通常采用图1所示的半桥式子模块作为基础单元，以降低换流器建设成本。传统的半桥式子模块MMC在直流短路故障发生时无法通过自身特性迅速抑制故障电流，必须依靠交流断路器或直流断路器才能清除故障电流。一方面由于交流断路器的响应时间较长，有可能导致保护不及时而造成换流器过流损坏；一方面配置直流断路器提高了对设备的技术要求，增加了系统成本。为了解决这一问题，有学者提出采用半桥加全桥子模块混合式MMC拓扑来解决这一问题。通过故障后迅速闭锁换流器，利用全桥子模块中二极管的反向阻断能力迅速抑制故障电流，实现直流故障的自清除。此外，如果桥臂中全桥子模块个数满足一定条件，还可以利用全桥子模块生成负电平的能力，在维持交流侧并网的情况下将直流电压降低至0，从而抑制故障电流，实现在不闭锁状态下的直流故障穿越。申请公开号为CN105119508A的中国专利公开了一种全桥与半桥子模块混联的模块化多电平换流器及启动方法，该方法首先投入系统软启电阻，闭合交流断路器，进行自然软启阶段，当子模块电压达到上电电压后，进入软启均压阶段，切除L个子模块继续充电，待系统稳定后，即充电电流衰减至接近零，切除软启电阻，解锁换流器进行定直流电压控制，继续充电至稳定，充电完成。该方法在不控整流充电结束后，采用简单的排序均压策略，将导致系统的子模块电压在一个较大的范围内来回波动，无法达到需要的稳态值。另外，有学者提出通过判断电流方向，在电流方向为负时切除所有全桥子模块，保证了充电完成后子模块电压的一致性。但考虑到充电后半段中充电电流较小，电流方向判断将非常困难，发生误判后将出现较大电流冲击，因此不适合工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合式MMC排序均压充电方法、启动方法及装置，用以解决半桥与全桥混合式模块化多电平换流器充电启动时因判断电流方向错误而导致较大电流冲击的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：本专利技术提供一种混合式MMC排序均压充电方法，将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。本专利技术还提供一种混合式MMC启动方法，包括如下方法方案：方法方案一，包括如下步骤：1)预充电步骤；2)排序均压充电步骤：将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。方法方案二，在方法方案一的基础上，所述预充电步骤包括：经交流侧软起电阻对换流器进行不控整流充电直至子模块电压稳定。方法方案三，在方法方案二的基础上，对所有全桥子模块，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件，继续充电，电压再次稳定后旁路软起电阻。本专利技术还提供一种混合式MMC排序均压充电装置，包括用于将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器的模块；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。本专利技术还提供一种混合式MMC启动装置，包括如下装置方案：装置方案一，包括如下模块：预充电模块；排序均压充电模块：用于将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。装置方案二，在装置方案一的基础上，所述预充电模块包括：用于经交流侧软起电阻对换流器进行不控整流充电直至子模块电压稳定。装置方案三，在装置方案二的基础上，还包括用于对所有全桥子模块，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件，继续充电，电压再次稳定后旁路软起电阻的模块。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种混合式MMC排序均压充电方法及装置，在将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的若干个子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器时，对于全桥子模块，当接收到闭锁指令进行充电时，导通任一全控器件，关断其余三个全控器件。由于此排序均压的作用，电压较高的全桥子模块将被切除，半桥子模块不断充电，两类子模块电压将迅速接近。由于全桥子模块触发规则的改变，使得全桥子模块模拟半桥子模块，两类子模块充电时间接近，将一起充电至额定值附近。该方法及装置在无需判断电流方向的情况下，帮助半桥与全桥混合式MMC启动方法及装置完成启动充电。另外，本专利技术还提出一种混合式MMC启动方法及装置，其核心在于使用上述混合式MMC排序均压充电方法及装置，在排序均压充电阶段对全桥子模块触发规则进行改变，使得全桥子模块模拟半桥子模块，最终使半桥子模块与全桥子模块一起充电至额定值附近。在无需判断电流方法情况下即可完成半桥与全桥混合式MMC的启动充电，有效的避免了由于半桥与全桥拓扑不一致导致的充电阶段末尾子模块电压波动问题。附图说明图1是子模块混合式MMC的拓扑结构示意图；图2-a是所有IGBT关断且电流为正时半桥子模块电流通路示意图；图2-b是所有IGBT关断且电流为负时半桥子模块电流通路示意图；图3-a是所有IGBT关断且电流为正时全桥子模块电流通路示意图；图3-b是所有IGBT关断且电流为负时全桥子模块电流通路示意图；图4-a是仅T4号IGBT开通且电流为正时全桥子模块电流通路示意图；图4-b是仅T4号IGBT开通且电流为负时全桥子模块电流通路示意图；图5-a是仅T2和T4号IGBT导通且电流为正时全桥子模块切除状态电流通路示意图；图5-b是仅T2和T4号IGBT导通且电流为负时全桥子模块切除状态电流通路示意图；图6是本专利技术描述的子模块混合式MMC启动方法流程图；图7-a是仅T3号IGBT开通且电流为正时全桥子模块电流通路示意图；图7-b是仅T3号IGBT开通且电流为负时全桥子模块电流通路示意图；图8-a是仅T1和T3号IGBT导通且电流为正时全桥子模块切除状态电流通路示意图；图8-b是仅T1和T3号IGBT导通且电流为负时全桥子模块切除状态电流通路示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术的混合式MMC启动方法实施例：如图1所示为适用于本专利技术的混合MMC的拓扑结构示意图，每个桥臂包含n个半桥式子模块HBSM和(N-n)个全桥式子模块FBSM。启动流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合式MMC排序均压充电方法，其特征在于，将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。

【技术特征摘要】
1.一种混合式MMC排序均压充电方法，其特征在于，将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。2.一种混合式MMC启动方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预充电步骤；2)排序均压充电步骤：将全桥子模块与半桥子模块一起进行排序，切除电压较高的设定值个数的子模块来进行主动均压充电，直至子模块电压接近额定值，解锁换流器；其中，当全桥子模块接收到闭锁指令进行充电时，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件。3.根据权利要求2所述的混合式MMC启动方法，其特征在于，所述预充电步骤包括：经交流侧软起电阻对换流器进行不控整流充电直至子模块电压稳定。4.根据权利要求3所述的混合式MMC启动方法，其特征在于，对所有全桥子模块，导通其中一个全控器件，关断其余三个全控器件，继续充电，电压再次稳定后旁路软起电阻。5.一种混合式MM...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道洋，吴金龙，王先为，刘欣和，张浩，行登江，孙树敏，李广磊，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继电气股份有限公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41