具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统制造方法及图纸

本申请实施例提供一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统，该装置包括：三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制模块用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压，因此，本申请实施例能减少处理直流线路故障时的成本。

Flexible HVDC Transmission Device and HVDC System with Fault Crossing Capability

The embodiment of this application provides a flexible HVDC transmission device and a HVDC transmission system with fault traversing capability. The device comprises a three-phase series asymmetric hybrid sub-module modular multi-level converter and a processing module. The three-phase series asymmetric hybrid sub-module modular multi-level converter is connected with the processing module, and the three-phase series asymmetric hybrid sub-module is connected with the processing module. The modular multi-level converter includes A-phase topology, B-phase topology and c-phase topology. The processing module includes a computing unit and a control unit, which are used to determine the first voltage output by the upper arm and the second voltage output by the lower arm in the normal operation and failure of the device. The control module is used for the normal operation of the device. The first voltage of the upper bridge arm is controlled when a fault occurs, and the second voltage of the lower bridge arm is controlled when the fault occurs. Therefore, the embodiment of this application can reduce the cost of handling the DC line fault.

【技术实现步骤摘要】
具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统
本申请涉及柔性配电
，具体涉及一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统。
技术介绍
我国现有直流输电系统大多采用点对点的两端直流输电技术，基本只有在负荷中心岛上建有受端换流站，但现有直流系统直流输电走廊附近存在大量岛屿有获取/发出电能的需求，一方面，有些地区的发展需要充足的电力供应，可在这些地区建立独立换流站满足其从直流输电网络获取电力的需求；另一方面，直流输电走廊附近部分区域有充沛的清洁发电资源却苦于没有电力输出通道，可在这部分区域建立换流站将清洁能源送入现有直流输电网络充分利用这部分资源。为保证输电经济性，需采用架空线路，而这种裸露的线路容易发生短路、闪络等暂时性的故障。目前，针对上述故障主要的解决方案为采用三相并联模块化多电平换流器的方案(MMC，ModularMultilevelConverter)，但该类方案在遇到直流线路故障时处理故障的成本较高。
技术实现思路
本申请实施例提供一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统，能够减少处理直流线路故障时的成本。本申请实施例的第一方面提供了一种柔性直流输电装置，所述装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接；所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构为相同的拓扑结构；所述a相拓扑结构的第二端与所述b相拓扑结构的第一端相连接，所述b相拓扑结构的第二端与所述c相拓扑结构的第一端相连接；所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构的第二端相连接；所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制单元用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。结合本申请实施例的第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一子上桥臂包括N个半桥子模块，所述N个半桥子模块依次串联连接，所述半桥子模块包括：开关S1、开关S2、二极管D1、二极管D2和电容Csm，N为正整数；所述开关S1的第一端与所述电容Csm的第一端、所述二极管D1的正极相连接，所述开关S1的第二端与所述开关S2的第一端、所述二极管D1的负极、所述二极管D2的正极相连接，所述开关S2的第二端与所述二极管D2的负极、Csm的第二端相连接。结合本申请实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述半桥子模块的输出电压为Uc或0，其中，Uc为正数。结合本申请实施例第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一子下桥臂包括N个全桥子模块，所述N个全桥子模块依次串联连接，所述全桥子模块包括：开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cs，N为正整数；所述开关S3的第一端与二极管D3的正极、所述电容Cs的第一端、所述二极管D5的正极、所述开关S5的第一端相连接，所述开关S3的第二端与所述二极管D3的负极、所述开关S4的第一端、所述二极管D4的正极相连接，所述开关S4的第二端与所述二极管D4的负极、所述二极管D6的负极、所述开关S6的第二端、所述电容Cs的第二端相连接，所述开关S6的第一端与所述二极管D5的第二端、所述开关S5的第二端、所述二极管D6的正极相连接。结合本申请实施例第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述全桥子模块的输出电压为Uc、-Uc或0，其中，Uc为正数。结合本申请实施例第一方面的第二种可能的实现方式和第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五中可能的实现方式中，所述计算单元还用于计算第一子上桥臂中输出电压为Uc的半桥子模块的个数n1，第一子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块个数n2，第二子上桥臂中输出电压为Uc的半桥子模块的个数n3，第二子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块的个数n4，第一子下桥臂中输出电压为Uc的全桥子模块的个数n5，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，第一子下桥臂中输出电压为-Uc的全桥子模块的个数n7，第二子下桥臂中输出电压为Uc的全桥子模块的个数n8，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，第二子下桥臂中输出电压为-Uc的全桥子模块的个数n10。结合本申请实施例第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述n1通过如下公式计算得到：其中，n1为所述第一子上桥臂的输出电压为Uc的个数，ui1_ref为所述第一子上桥臂的参考电压，Uc为半桥子模块的输出电压；所述n2通过如下公式计算得到：其中，n2为所述第一子上桥臂的输出电压为0的个数，ui1_ref为所述第一子上桥臂的参考电压，Uc为半桥子模块的输出电压，N为所述第一子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。结合本申请实施例第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述n3通过如下公式计算得到：其中，n3为所述第二子上桥臂的输出电压为Uc的个数，ui3_ref为所述第二子上桥臂的参考电压，Uc为半桥子模块的输出电压；所述n4通过如下公式计算得到：其中，n4为所述第二子上桥臂的输出电压为0的个数，ui3_ref为所述第二子上桥臂的参考电压，Uc为半桥子模块的输出电压，N为所述第二子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。结合本申请实施例第一方面至第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述系统还包括信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构所产生的信号。本申请实施例的第二方面提供了一种直流输电系统，所述直流输电系统包括直流电网和上述任一项柔性直流输电装置。实施本申请实施例，至少具有如下有益效果：通过本申请实施例，三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，相对于采用三相串联半桥子模块模块化多电平换流器的方案处理故障的时的成本较高，能够通过处理模块中的计算单元和控制单元对三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器中的电平进行控制，从对故障进行处理，因此，能够一定程度上提升减小在故障处理时的成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供了一种柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电装置，其特征在于，所述装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接；所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构为相同的拓扑结构；所述a相拓扑结构的第二端与所述b相拓扑结构的第一端相连接，所述b相拓扑结构的第二端与所述c相拓扑结构的第一端相连接；所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、所述第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构的第二端相连接；所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制模块用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。...

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电装置，其特征在于，所述装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接；所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构为相同的拓扑结构；所述a相拓扑结构的第二端与所述b相拓扑结构的第一端相连接，所述b相拓扑结构的第二端与所述c相拓扑结构的第一端相连接；所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、所述第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构的第二端相连接；所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制模块用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一子上桥臂包括N个半桥子模块，所述N个半桥子模块依次串联连接，所述半桥子模块包括：开关S1、开关S2、二极管D1、二极管D2和电容Csm，N为正整数；所述开关S1的第一端与所述电容Csm的第一端、所述二极管D1的正极相连接，所述开关S1的第二端与所述开关S2的第一端、所述二极管D1的负极、所述二极管D2的正极相连接，所述开关S2的第二端与所述二极管D2的负极、Csm的第二端相连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述半桥子模块的输出电压为Uc或0，其中，Uc为正数。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一子下桥臂包括N个全桥子模块，所述N个全桥子模块依次串联连接，所述全桥子模块包括：开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cs，N为正整数；所述开关S3的第一端与二极管D3的正极、所述电容Cs的第一端、所述二极管D5的正极、所述开关S5的第一端相连接，所述开关S3的第二端与所述二极管D3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，杨云明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44