【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海上风电直流送出，具体涉及dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法、dru和mmc并联的hvdc换流器、计算机设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、为实现海上风电hvdc汇集换流站及其海上安置平台的轻量化、紧凑化与低成本化，基于二极管整流单元(diode rectifier unit，dru)和模块化多电平换流器(modularmultilevel converter，mmc)的混合结构高压直流输电(high voltage direct current，hvdc)换流器已成为构建深远海风电海上换流器的有效方案。
2、现有投运的海上直流输电工程中，mmc使用的子模块多为半桥子模块（halfbridge sub-module，hbsm），最常规的一种并联结构换流器的拓扑图如图1所示。从图1中可知，由于采用dru代替半桥mmc传输了大部分的有功功率，dru和mmc并联的hvdc换流器具有重量轻、体积小、成本低的典型特征。对于常规的dru和mmc并联的hvdc换流器，在设计并联的mmc时，通常沿用hvdc领域的常规mmc设计方法。相关信息可参考用于海上风电的 dru-mmc混合换流器控制策略和容量选取（甘慧辰、肖晃庆、黄莹）、柔性直流输电换流器的分析与设计（宋强、饶宏，清华大学出版社，2015.3）。
3、然而，申请人发现，轻型混合结构hvdc换流器中的并联mmc是一个额定无功功率(容性无功)值明显大于额定有功功率值的hvdc换流器，这与常规的hvdc领域的mmc换流器显然是不同的。若轻
技术实现思路
1、本专利技术针对现有dru和mmc并联的混合轻型hvdc换流器，在设计mmc时未考虑到其额定无功功率值明显大于额定有功功率值，导致过大的不必要的设计冗余的不足，提供一种dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，大幅度优化mmc的电容容值、桥臂子模块数目设计，进一步提升轻型混合结构hvdc换流器的紧凑化、轻量化与低成本化。本专利技术同时提供一种dru和mmc并联的hvdc换流器、计算机设备及计算机可读存储介质
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，所述dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法包括：
3、步骤s1、获取计算优化前的并联mmc的桥臂子模块数量 nmmc、子模块电容容值 csm、桥臂子模块数优化量△ nmmc优化和子模块电容容值优化量△ csm优化所需的相关参数；
4、步骤s2、计算得到优化前的并联mmc的桥臂子模块数量 nmmc和子模块电容容值 csm；
5、步骤s3、基于dru和mmc并联的hvdc换流器中并联mmc的高容性无功-低有功功率特性，计算桥臂子模块数优化量△ nmmc优化和子模块电容容值优化量△ csm优化，修正桥臂子模块数 nmmc以及子模块电容容值 csm，得到优化后的设计值 nmmc优化、 csm优化；
6、其中，决定桥臂子模块数优化量△ nmmc优化的参数包括计算系数 c1、mmc在纯容性无功功率边界 sn运行时的交流电流有效值 iacn；
7、其中，决定子模块电容容值优化量△ csm优化的参数包括计算系数 c1、mmc在纯容性无功功率边界 sn运行时的交流电流有效值 iacn、所允许的电容电压波动率最大值以及额定直流电压 udcn。
8、本专利技术的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，基于dru和mmc并联的hvdc换流器中并联mmc的低有功-高容性无功运行特征，能够明显减少桥臂子模块数量，降低子模块电容容值，最终降低换流器的重量、体积以及成本；仅需在hvdc领域中mmc的常规设计方法程序计算完成后，增加相应的优化计算程序即可，优化容易，实用性强。
9、作为改进，步骤s2中，优化前所需要的桥臂子模块数 nmmc的计算公式为：
10、(4)。
11、作为改进，步骤s2中，现有设计方法中，优化前的子模块电容容值 csm的计算公式为：
12、(8)。
13、作为改进，步骤s3中，优化后的并联mmc的桥臂子模块数 nmmc优化与优化后的子模块电容容值 csm优化的计算公式为：
14、(12)
15、其中，
16、(13)。
17、dru和mmc并联的hvdc换流器，所述dru和mmc并联的hvdc换流器中的并联mmc的桥臂子模块数与子模块电容容值根据前述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法得到。
18、计算机设备，包括处理器和存储介质，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法。
19、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，实现前述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法。
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1.DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：所述DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：步骤S1中，所需的相关参数包括：额定功率SN、DRU有功功率额定值PN_DRU、DRU无功功率额定值QN_DRU、MMC有功功率额定值PN_MMC、MMC无功功率额定值QN_MMC、交流端口最大无功Q混合、MMC桥臂电抗标幺值X*、额定交流相电压有效值UacN、交流电压角频率、额定直流电压UdcN、电容电压波动率最大值、电容电压波动率裕度系数、子模块电容所允许承受的最大电压值UCmax、MMC纯容性无功功率边界值与其额定功率SN之间的比例系数、换流器的额定交流相电流有效值IacN。
3.根据权利要求2所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：步骤S2中，计算优化前的并联MMC的桥臂子模块数量NMMC所需的参数包括：所允许的电容电压波动率最大值、额定直流电压UdcN、子模块电容所允许承受的最大电压值UCmax；
4.根据
5.根据权利要求3所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：步骤S2中，优化前的子模块电容容值CSM的计算公式为：
6.根据权利要求3所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：步骤S3中，计算桥臂子模块数优化量△NMMC优化所需的参数包括：优化前的并联MMC的桥臂子模块数量NMMC、计算系数c1、MMC纯容性无功功率边界值与其额定功率SN之间的比例系数、换流器的额定交流相电流有效值IacN、调制比M、MMC有功功率额定值PN_MMC、额定功率SN、MMC无功功率额定值QN_MMC；计算计算系数c1所需的参数包括：额定交流相电压有效值UacN、交流电压角频率、优化前的子模块电容容值CSM、额定直流电压UdcN、额定功率SN；
7.根据权利要求6所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法，其特征在于：步骤S3中，优化后的并联MMC的桥臂子模块数NMMC优化与优化后的子模块电容容值CSM优化的计算公式为：
8.DRU和MMC并联的HVDC换流器，其特征在于：所述DRU和MMC并联的HVDC换流器中的并联MMC的桥臂子模块数与子模块电容容值根据权利要求1至7任一所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法得到。
9.计算机设备，包括处理器和存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其特征在于：计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法。
10.计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，实现如权利要求1至7任一所述的DRU和MMC并联的HVDC换流器优化设计方法。
...【技术特征摘要】
1.dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，其特征在于：所述dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，其特征在于：步骤s1中，所需的相关参数包括：额定功率sn、dru有功功率额定值pn_dru、dru无功功率额定值qn_dru、mmc有功功率额定值pn_mmc、mmc无功功率额定值qn_mmc、交流端口最大无功q混合、mmc桥臂电抗标幺值x*、额定交流相电压有效值uacn、交流电压角频率、额定直流电压udcn、电容电压波动率最大值、电容电压波动率裕度系数、子模块电容所允许承受的最大电压值ucmax、mmc纯容性无功功率边界值与其额定功率sn之间的比例系数、换流器的额定交流相电流有效值iacn。
3.根据权利要求2所述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，其特征在于：步骤s2中，计算优化前的并联mmc的桥臂子模块数量nmmc所需的参数包括：所允许的电容电压波动率最大值、额定直流电压udcn、子模块电容所允许承受的最大电压值ucmax；
4.根据权利要求3所述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，其特征在于：步骤s2中，优化前所需要的桥臂子模块数nmmc的计算公式为：
5.根据权利要求3所述的dru和mmc并联的hvdc换流器优化设计方法，其特征在于：步骤s2中，优化前的子模块电容容值csm的计算公式为：
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴哲，孙可，马骏超，孙谦浩，彭琰，顾益磊，黄晓明，潘星，郑朝明，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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