【技术实现步骤摘要】
MMC子模块电路拓扑结构、故障穿越方法及其应用
[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其是涉及一种基于MMC换流器的MMC子模块电路拓扑结构、故障穿越方法及其应用。
技术介绍
[0002]柔性直流输电技术因其能够直接连接弱交流系统、没有输电距离限制、不需要另外设置无功补偿装置，在电力系统中产生了广泛的应用需求。当受端交流侧发生低压故障时，交流电网电压跌落导致受端换流站功率送出能力下降，如果不采取任何措施，盈余功率会在数十毫秒内造成直流系统过电压，威胁系统的安全运行，严重情况下可能造成海上风电风机脱网。
[0003]现有解决方案主要分为两种，一种是通过控制策略调节传输功率，另一种是利用耗能装置消纳风机发出的功率。
[0004]针对通过控制策略调节传输功率实现故障穿越的方案，不仅非常依赖送端换流站与受端换流站之间的通讯可靠性，且现有研究表明，在不限制稳态运行功率的前提下采用控制方法无法同时解决直流电网的2类盈余功率问题。(方案一详见：郭贤珊,梅念,李探,李高望,魏争,苑宾.张北柔性直流电网盈余功率问题...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.集成串联间隙氧化锌避雷器的MMC子模块的电路拓扑结构，包含功率半导体开关器件、反并联二极管、保护间隙、MOV、均压电阻；其特征为：所述MMC子模块的输入端和所述功率半导体开关器件的集电极连接，其输出端与所述功率半导体开关器件的发射极连接；所述反并联二极管的正极与所述功率半导体开关器件的发射极连接，其负极与所述功率半导体开关器件的集电极连接；所述保护间隙与所述MOV串联后与所述功率半导体开关器件并联；所述均压电阻分别与保护间隙和所述MOV并联。2.根据权利要求1所述的集成串联间隙氧化锌避雷器的MMC子模块的电路拓扑结构，其特征为：所述MMC子模块为半桥MMC子模块，具体拓扑结构如下：反并联二极管3的阳极和功率半导体开关器件1的发射极连接，反并联二极管3的阴极和功率半导体开关器件1的集电极连接；反并联二极管4的阳极和功率半导体开关器件2的发射极连接，反并联二极管4的阴极和功率半导体开关器件2的集电极连接；电容17的正极和功率半导体开关管1的集电极连接，电容17的负极和功率半导体开关管2的发射极连接；功率半导体开关器件1的发射极和功率半导体开关器件2的集电极的节点引出半桥型MMC子模块正极接线，功率半导体开关器件2的发射极的节点引出半桥型MMC子模块负极接线。3.根据权利要求2所述的集成串联间隙氧化锌避雷器的MMC子模块的电路拓扑结构，其特征为：将保护间隙5与MOV7串联、保护间隙6与MOV8串联、保护间隙5与均压电阻13并联、保护间隙6与均压电阻14并联、MOV7与均压电阻15并联、MOV8与均压电阻16并联形成两个端口元件；将保护间隙5和均压电阻13连接构成的端口元件的端子与功率半导体开关器件1的集电极连接，将MOV7和均压电阻15连接构成的端口元件的端子与功率半导体开关器件1的发射极连接；将保护间隙6和均压电阻14连接构成的端口元件的端子与功率半导体开关器件2的集电极连接，将MOV8和均压电阻16连接构成的端口元件的端子与功率半导体开关器件2的发射极连接。4.根据权利要求1所述的集成串联间隙氧化锌避雷器的MMC子模块的电路拓扑结构，其特征为：所述功率半导体开关器件为IGBT，IGCT或IEGT。5.一种故障穿越方法，包括权利要求1所述的集成串联间隙氧化锌避雷器的MMC子模块的电路拓扑结构，其特征为，包括如下步骤：步骤一：海上风电VSC
‑
HVDC系统正常运行时，直流系统母线电压保持在额定范围内，MMC换流器依照基本控制策略运行，MMC子模块在正常投切过程中，其中的功率半导体器件关断造成的过电压不会使保护间隙击穿，此时MMC子模块处于正常工作状态；步骤二：海上风电VSC
‑
HVDC系统受端交流侧发生低压故障后，系统出现盈余功率，直流线路电压超过额定范围，MMC子模块的电容器电压升高，在MMC子模块投切过程中，功率半导体开关器件关断时会在器件两端造成关断尖峰过电压，进而导致保护间隙被击穿，随后MOV动作并限制功率半导体开关器件两端的过电压，在此过程中可以有效降低MMC子模块的电容电压，即可抑制直流线路电压上升；步骤三：若海上风电VSC
‑
HVDC系统受端的低压故障时间大于规定的低压穿越时间，则允许切除源侧并网运行的风机，随后送端MMC换流器的子模块均闭锁。6.根据权利要求5所述的故障穿越方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐磊，单天培，吴思航，张翔宇，郭小江，潘宵峰，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。