一种半桥型制造技术

本发明专利技术公开了一种半桥型

【技术实现步骤摘要】
一种半桥型MMC换流器两级限流控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，涉及
MMC
换流器故障限流的控制
，具体涉及一种海上风电全直流系统的半桥型
MMC
换流器两级限流控制方法
。

技术介绍

[0002]目前，我国海上风电以离岸距离小于
50km
的近海项目为主，但近海风场选址日趋紧张
。
远海上风电能就近消纳，且风能质量高
、
单机容量大
、
不占用土地资源，有助于建设新型电力系统，有望成为未来海上风电发展的主战场
。
[0003]为适应远距离
、
大容量的输送场景，远海风电的汇集呈现出“由交流传输到直流传输”、“由集中式换流到分布式换流”的发展趋势，基于直流变压器升压结构的远海风电全直流系统开始出现
。
[0004]但由于海上换流平台建设上的技术难点和成本问题，要求海上设备轻量化
。
另一方面，直流系统具有明显的低惯量特点，故障发展和蔓延速度快，且电力电子设备耐受电流能力弱，发生故障时极易损坏
。
因此在尽量减轻海上设备重量的前提下，如何有效抑制故障电流对设备及系统的冲击，对于保护设备和系统安全稳定运行具有重要的工程现实意义
。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种半桥型
MMC
换流器两级限流控制方法，能够在
0.1ms
>内快速启动和切换到第一级限流控制模式，且能够在保护出口后根据故障类型切换至第二级限流控制模式，在限制故障电流的同时，能够保障
MMC
换流器不过流闭锁，极大地保障了电力电子设备及系统的安全稳定运行；在本专利技术控制方法下，可以依靠直流隔离开关隔离故障，减少了海上风电的建设成本
、
满足了海上平台建设的轻量化要求
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种半桥型
MMC
换流器两级限流控制方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：汇集线路保护安装处保护元件识别到故障发生；
[0009]故障发生后，保护元件启动，判别为发生故障；
[0010]步骤二：闭锁所有风电机群端分布式直流变压器；
[0011]步骤三：集中式直流变压器
DCT0
低压侧
MMC
换流器切换为第一级限流控制模式；
[0012]第一级限流控制通过汇集线路直流电流
I
dc
与直流电流参考值
I
dcref
的差值信号经过
PI
环节计算得到缩减系数
k
，并将缩减系数
k
乘在
MMC
换流器的桥臂电压参考值上，实现连续的自适应调节，具体计算公式如式
(1)
所示，
[0013][0014]其中，
K
p
和
K
I
分别为比例系数和积分系数，
s
为拉普拉斯算子，
k
被限幅在
[0,1]输出；
[0015]切换至限流控制后的桥臂电压参考值如式
(2)
所示，
[0016]u
′
p
＝
ku
p (2)
[0017]u
′
n
＝
ku
n
[0018]其中，
u
p
、u
n
分别为限流控制投入前的上
、
下桥臂电压参考值，
u
′
p
、u
′
n
分别为限流控制投入后的上
、
下桥臂电压参考值；
[0019]此时投入的
MMC
换流器子模块数量如式
(3)
所示，
[0020]n
′
p
＝
kn
p (3)
[0021]n
′
n
＝
kn
n
[0022]其中，
n
p
、n
n
分别为限流控制投入前的上
、
下桥臂投入的
MMC
换流器子模块数量，
n
′
p
、n
′
n
分别为限流控制投入后的上
、
下桥臂投入的
MMC
换流器子模块数量；通过减少
MMC
换流器子模块的投入数量来减少电容放电，从而抑制故障初期电流的快速增长；
[0023]步骤四：采集各风电机群末端分布式直流变压器出口处线路的正
、
负极电压信号为切换至第二级限流控制做准备；
[0024]步骤五：根据保护选区选极结果切换至对应的第二级限流控制；
[0025]对于第二级限流控制，主要是针对不同故障类型下故障回路存在差异，限制故障电流的策略也存在区别，因此需要与保护通讯，具体为根据故障类型信息确定不同的控制策略，同时也根据故障选线确定不同线路的电压信号作为控制输入信号；
[0026]与故障类型相对应的控制策略如下：
[0027]双极故障时，使
MMC
换流器子模块电容支撑的电压与故障线路风机侧正
、
负极电容电压之和
(
即末端风机出口处线路的正
、
负极电压之差
)
相等，即由于
u
′
p
+u
′
n
＝
k(u
p
+u
n
)
＝
kU
dc
，此时，
[0028][0029]式中，
U
dc
为汇集线路额定直流电压；
[0030]正极故障时，使
MMC
换流器子模块电容支撑的电压与故障线路风机侧负极电容电压
(
即末端风机出口处线路的负极电压的绝对值
)
相等，即由于
u
′
p
+u
′
n
＝
k(u
p
+u
n
)
＝
kU
dc
，此时，
[0031][0032]负极故障时，使
MMC
换流器子模块电容支撑的电压与故障线路风机侧正极电容电压
(
即末端风机出口处线路的正极电压
)
相等，即此时，
[0033][0034]在第二级限流控制下，
MMC
换流器桥臂电压的参考值可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半桥型
MMC
换流器两级限流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：汇集线路保护安装处保护元件识别到故障发生；故障发生后，保护元件启动，判别为发生故障；步骤二：闭锁所有风电机群端分布式直流变压器；步骤三：集中式直流变压器
DCT0
低压侧
MMC
换流器切换为第一级限流控制模式；第一级限流控制通过汇集线路直流电流
I
dc
与直流电流参考值
I
dcref
的差值信号经过
PI
环节计算得到缩减系数
k
，并将缩减系数
k
乘在
MMC
换流器的桥臂电压参考值上，实现连续的自适应调节，具体计算公式如式
(1)
所示，其中，
K
p
和
K
I
分别为比例系数和积分系数，
s
为拉普拉斯算子，
k
被限幅在
[0,1]
输出；切换至限流控制后的桥臂电压参考值如式
(2)
所示，其中，
u
p
、u
n
分别为限流控制投入前的上
、
下桥臂电压参考值，
u
′
p
、u
′
n
分别为限流控制投入后的上
、
下桥臂电压参考值；此时投入的
MMC
换流器子模块数量如式
(3)
所示，其中，
n
p
、n
n
分别为限流控制投入前的上
、
下桥臂投入的
MMC
换流器子模块数量，
n
′
p
、n
′
n
分别为限流控制投入后的上
、
下桥臂投入的
MMC
换流器子模块数量；通过减少
MMC
换流器子模块的投入数量来减少电容放电，从而抑制故障初期电流的快速增长；步骤四：采集各风电机群末端分布式直流变压器出口处线路的正
、
负极电压信号为切换至第二级限流控制做准备；步骤五：根据保...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝治国，梁天宇，谢凡，张雨宁，杨松浩，于泽学，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：