一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统，包括：对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压；对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；本发明专利技术提供的技术方案通过对不控充电后的MMC进行均压控制充电实现MMC中全桥子模块和半桥子模块的电容电压趋于一致，然后依次对MMC进行全桥子模块半桥化和整体轮换导通充电，使MMC中子模块电容电压同时达到额定值，减少了MMC启动的失误率。

【技术实现步骤摘要】
一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统
本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统。
技术介绍
模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)以其独特的技术优势，已成为未来电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)领域的发展趋势。目前工程中模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)大都采用半桥型子模块结构，但基于半桥子模块的MMC并不能通过换流器的自身动作来处理直流架空线故障，其原因在于半桥子模块拓扑结构中即使绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断，交流系统仍会通过IGBT反并联的二极管向故障点馈入电流，对于交流系统的影响相当于三相短路。在高电压大容量直流断路器技术并不成熟的情况下，直流线路故障电流的切断依赖于换流器闭锁并同时跳开交流侧断路器这样整个系统的重启恢复时间较长，通常为秒级，不利于交直流输电系统的暂态稳定。针对半桥子模块MMC的不足，有学者提出了具有直流故障清除能力的基于全桥子模块的MMC，基于全桥子模块MMC的高压直流输电系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合直流输电系统中MMC的启动方法，所述混合直流输电系统由依次连接的交流系统等效电源、交流断路器、启动电阻和MMC组成，所述启动电阻两端并联启动电阻旁路开关，所述MMC由半桥子模块和全桥子模块组成，其特征在于，所述方法包括：/n对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压；/n对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；/n其中，所述交流断路器的初始状态为断开，所述启动电阻旁路开关的初始状态为断开，所述MMC中半桥子模块的初始状态为闭锁，所述MMC中全...

【技术特征摘要】
1.一种混合直流输电系统中MMC的启动方法，所述混合直流输电系统由依次连接的交流系统等效电源、交流断路器、启动电阻和MMC组成，所述启动电阻两端并联启动电阻旁路开关，所述MMC由半桥子模块和全桥子模块组成，其特征在于，所述方法包括：
对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压；
对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；
其中，所述交流断路器的初始状态为断开，所述启动电阻旁路开关的初始状态为断开，所述MMC中半桥子模块的初始状态为闭锁，所述MMC中全桥子模块的初始状态为闭锁。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压，包括：
控制所述交流断路器工作状态为闭合、所述启动电阻旁路开关的工作状态为断开、所述MMC中半桥子模块的工作状态为闭锁、所述MMC中全桥子模块的工作状态为闭锁；
当MMC中半桥子模块的电容电压充至第一预设电压且MMC中全桥子模块的电容电压充至第二预设电压时结束操作。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式确定所述第一预设电压UF；



按下式确定所述第二预设电压UH；



上式中，UM为交流系统等效电源线电压峰值；NF为MMC中全桥子模块数目；NH为MMC中半桥子模块数目。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压，包括：
对所述MMC进行均压控制充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到第三预设电压；
对所述MMC进行全桥子模块半桥化，直至所述MMC中全桥子模块的功率开关管T4均导通；
对所述MMC进行整体轮换导通充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；
其中，所述MMC中全桥子模块的功率开关管T4一端与所述全桥子模块的电压负极连接，另一端与所述全桥子模块中电容负极连接。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述MMC进行均压控制充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到第三预设电压，包括：
步骤1：初始化所述MMC进行均压控制充电的时刻t＝0；
步骤2：控制所述交流断路器工作状态为闭合、所述启动电阻旁路开关的工作状态为断开、所述MMC中半桥子模块的工作状态为闭锁；
步骤3：在所述MMC的全部全桥子模块中选择N1个全桥子模块，并控制所述N1个全桥子模块旁路，其余全桥子模块闭锁；
步骤4：判断所述MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压是否均达到第三预设电压，若是，则结束操作；否则，令t＝t+1，并返回步骤3。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
按下式确定旁路的全桥子模块数目N1：



式中，UM为交流系统等效电源线电压峰值；NF为MMC中全桥子模块数目；NH为MMC中半桥子模块数目；U为第三预设电压；
按所述MMC中全桥子模块的电容电压大小，降序排列所述MMC中全桥子模块，在序列中选择前N1个全桥子模块。


7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述MMC进行全桥子模块半桥化，直至所述MMC中全桥子模块的功率开关管T4均导通，包括：
控制所述交流断路器工作状态为闭合、所述启动电阻旁路开关的工作状态为闭合、所述MMC中半桥子模块的工作状态为闭锁、所述MMC中全桥子模块的工作状态为闭锁；
当MMC中全桥子模块的功率开关管T4均导通时结束操作。


8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述MMC进行整体轮换导通充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压，包括：
步骤4：初始化所述MMC进行整体轮换导通充电的时刻m＝0；
步骤5：控制所述交流断路器工作状态为闭合、所述启动电阻旁路开关的工作状态为闭合；
步骤6：在所述MMC的全部子模块中选择N2个子模块，并控制所述N2个子模块旁路，其余子模块闭锁；
步骤7：判断MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压是否均达到所述MMC的启动额定电压，若是，结束操作；否则，令m＝m+1，并返回步骤6。


9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤6包括：
按下式确定旁路的子模块数目N2：



式中，UM为交流系统等效电源线电压峰值；NF为MMC中全桥子模块数目；NH为MMC中半桥子模块数目，UC为模块化多电平换流器的启动额定电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾洪洲，闻福岳，薛飞，张帆，黄金魁，曹均正，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，南瑞集团有限公司，国网福建省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11