具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统及工作方法技术方案

一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，公开了一种模块化多电平换流器拓扑结构，它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；多个MMC系统组合即可应用于高压直流柔性输电系统中，且启动方法简单易行，能有效地抑制在启动过程中直流电压的跌落；能够实现MMC的快速启动；对电力电子器件的要求较低，具有良好的可扩展性；还可应用于架空线柔性直流输电、多端柔性直流输电等场合。

MMC system with fast start and suppression of DC voltage drop capability and method of operation

A MMC system with fast start and restrain the DC voltage drop capability, discloses a modular multilevel converter topology, which includes the circuit topology of the main controller, valve base controller VBC and three phase six leg; multi MMC system combination can be used in flexible HVDC transmission system, and start the method is simple, can effectively suppress the DC voltage drop during startup; quick start can achieve MMC; requirements for power electronic devices is low and has good scalability; can also be used in overhead flexible direct current transmission, VSC-MTDC etc..

【技术实现步骤摘要】
具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统及工作方法(一)
：本专利技术涉及电力电子直流输电
，特别是一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC(ModularMultilevelConverter,MMC——模块化多电平换流器)的启动及其工作方法。(二)
技术介绍
：随着新能源发电技术的发展及应用，其规模日趋大型化。因此如何实现大容量电力的远距离输送是一个极具现实意义而又十分迫切的课题。柔性直流输电技术实现大容量、远距离的电力输送方面具有明显的优势。模块化多电平换流器，具有有功功率和无功功率独立控制、输出电压电平数多谐波含量低、输出电压波形好、开关频率低、高度模块化、易于扩展、冗余控制、可作为黑启动电源等技术优势,是近年来国内外学术界与工业界研究的热点。已经在风电并网、远距离大功率送电等场合得到成功的应用,未来将在可再生能源并网、高压直流输电,、多端直流输电等领域得到更为广泛的应用。近年来，采用基于电压源换流器的高压直流输电系统的研究受到广泛关注。柔性直流换流器的启动作为系统正常运行的前提和基础，其启动有2个主要目标：换流器交流出口电压的建立和额定直流电压的建立。额定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；其中，所述三相中的每一相分别包括两个桥臂，且每个桥臂由子模块SM和桥臂电抗串联连接构成；所述主控制器的功能与两电平电压源换流器VSC相同，是通过器件的开关导通状态对电流进行逆变和整流；所述阀基控制器VBC则是将MMC系统的输出电压指令值转化为各桥臂导通模块数并决定导通哪些子模块，以对MMC系统的各桥臂分别施以触发脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；其中，所述三相中的每一相分别包括两个桥臂，且每个桥臂由子模块SM和桥臂电抗串联连接构成；所述主控制器的功能与两电平电压源换流器VSC相同，是通过器件的开关导通状态对电流进行逆变和整流；所述阀基控制器VBC则是将MMC系统的输出电压指令值转化为各桥臂导通模块数并决定导通哪些子模块，以对MMC系统的各桥臂分别施以触发脉冲。2.根据权利要求1所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述子模块SM的数量不少于一个，所述桥臂电抗的数量不少于一个。3.根据权利要求2所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述子模块SM是由端口I、端口II、5个IGBT、3个二极管、电容C1和电容C2构成；其中，所述子模块SM的端口I连接另一个子模块SM的端口II，子模块SM端口II则连接下一个子模块SM的端口I，所有的子模块SM依次串联连接；所述5个IGBT中的3个IGBT分别与3个二极管反向并联连接，构成三组续流单元，分别记作续流单元I、续流单元II和续流单元III，其余2个IGBT则呈反向并联连接，构成双向可控单元；所述续流单元I和续流单元II串联，续流单元III和双向可控单元串联，两组串联的组合又相互并联连接；所述端口I连接在呈并联连接的续流单元I和续流单元II之间；所述端口II则与续流单元II、双向可控单元以及电容C2相连；所述电容C1的一端与续流单元I的一端连接，其另一端连接在相互串联的续流单元III和双向可控单元的连接点上；所述电容C2则并联连接在相互串联的续流单元III和双向可控单元的两端。4.根据权利要求3所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述电容C1和电容C2的容值可以相等。5.根据权利要求3所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述子模块SM有0、Uc、2Uc三种输出电压状态，其中Uc是电容C1和电容C2的每个电容两端的电压；并且用“1”表示IGBT导通，“0”表示IGBT关断。6.根据权利要求5所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述子模块SM的工作状态有以下几种，规定以由端口I流入端口II流出为正，反之为负，则有：(1)子模块SM工作在闭锁状态下：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为2UC；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为0；在闭锁状态下时，所有IGBT均处于关断状态，此时子模块SM中的5个IGBT分别记作IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5，各自对应的开关状态依次为00000；(2)子模块SM工作在I工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为0；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为0；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5，各自对应的开关状态依次为01000；(3)子模块SM工作在II工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为UC；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为UC；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5对应的开关状态依次为10011；(4)子模块SM工作在III工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为2UC；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为2UC；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5对应的开关状态依次为10100。7.根据权利要求1所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统应用于高压直流柔性输电系统中，其特征在于它是由不少于2个的具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统构成的MMC-HVDC输电系统；其中一个具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统连接主电网，其余的具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统分别连接一个无源网络或...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳有军，杨立，王红君，
申请(专利权)人：天津理工大学，天津市华伟智盛信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12