一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法。包括：断开模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器；系统中除需直流充电的换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行；闭合模块化多电平换流器直流侧隔离开关，该站通过直流线路进行不控整流预充电；不控整流预充电完成后，以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器，使其继续从直流侧充电，直到子模块电容电压达到预先设定值；模块化多电平换流器直流侧充电完成，并入系统运行。本发明专利技术可在不增加额外投入的情况下实现模块化多电平换流器的充电，有效避免直流侧不控整流预充电完成后，直接解锁模块化多电平换流器时的冲击电压和冲击电流，提高柔性直流输电系统运行的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，尤其涉及。
技术介绍
模块化多电平换流器以全控型可关断器件构成的电压源换流器为基础，具有传统直流输电不可比拟的优越性，已成为国内外柔性直流输电领域研究的热点，也是未来直流输电的一个重要发展方向。模块化多电平换流器的启动是系统正常运行的前提和基础，该环节若控制不当将产生严重的过压和过流，甚至导致系统振荡，影响交流系统正常运行，危及设备和人身安全。目前模块化多电平换流器子模块电容预充电有自励和他励2种方式:自励是指由与换流器相连交流系统向子模块电容充电；他励是由辅助电源提供充电功率。前者要求模块化多电平换流器交流侧必须为正常运行的有源电网，而后者需要额外的装置，增加成本和工作量。为提高模块化多电平柔性直流输电系统运行的安全性和稳定性，降低生产成本，需要一种既能完成换流站充电，又不需要增加工作量的换流站充电方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，不需增加额外投资便能实现模块化多电平换流站的直流侧充电，且模块化多电平换流器交流侧既可以是待启动的有源网络，也可以是无源网络。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现:—种模块化多电平换流器的直流侧充电方法，所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站，通过直流线路与其它换流站互联；所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关，交流侧为无源网络或待启动的有源网络，交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器，当交流侧为有源网络时还包括充电电阻，所述充电电阻两端并联旁路开关；所述的直流侧充电是指换流站通过直流线路从直流侧充电；其特征在于，所述方法包括以下步骤:步骤1:断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器；步骤2:系统中除需直流充电的模块化多电平换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行；步骤3:闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关，该站通过直流线路进行不控整流预充电；步骤4:不控整流预充电完成后，以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器，使其继续从直流侧充电，直到子模块电容电压达到预先设定值；步骤5:模块化多电平换流器直流侧充电完成，并入系统运行。当模块化多电平换流站是多端柔性直流输电系统中的多个换流站时，可按上述方法依次充电，不分先后顺序。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:( I)本专利技术提供的，模块化多电平换流器交流侧既可以是待启动的有源网络，也可以是无源网络，适用范围大。(2)本专利技术提供的，可以限制充电过程中的冲击电压和冲击电流。(3)本专利技术提供的，不需要他励辅助电源给主回路充电，逻辑清晰，操作简单有效。【附图说明】图1为两端柔性直流输电系统结构图。图1(a)为交流侧为待启动的有源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统图；图1 (b)为交流侧为无源网络的模块化多电平换流器结构图。图2为从直流侧进行不控整流预充电时的电流通路图。图3为投入子模块数递减指令图。图4为采用本专利技术后子模块电容电压、直流侧电压及电流波形图。图4 Ca)为采用本专利技术方法时子模块电容电压波形图；图4 (b)为采用本专利技术方法时直流侧电压波形图；图4 (C)为采用本专利技术方法时直流侧电流波形图。图5为未采用本专利技术时子模块电容电压、直流侧电压及电流波形。图5 (a)为未米用本专利技术方法时子模块电容电压波形图；图5 (b)为未米用本专利技术方法时直流侧电压波形图；图5 (c)为未采用本专利技术方法时直流侧电流波形图。图6是本专利技术方法的流程图。【具体实施方式】下面将结合附图及具体实施案例对专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站，通过直流线路与其它换流站互联。所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关，交流侧为无源网络或待启动的有源网络，交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器，当交流侧为有源网络时还包括充电电阻，所述充电电阻两端并联旁路开关。所述的直流侧充电是指模块化多电平换流站通过直流线路从直流侧充电。本专利技术以采用模块化多电平换流器的两端柔性直流输电系统一站运行，另一站需从直流侧充电为例，进行本专利技术方法的详细阐述。两端柔性直流输电系统如图1所示，(a)为交流侧是以风电场作为待启动有源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统结构图，(b)为交流侧是无源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统结构图。图中MMC1、MMC2为两端柔性直流输电系统中采用模块化多电平的换流器，由MMC2通过直流线路为MMCl充电。Ql、QS11、QS12分别为MMCl交流侧断路器和隔离开关，Q2、QS21、QS22分别为MMC2交流侧断路器和隔离开关，T1、T2分别为两个换流站的换流变压器，换流变压器连接有源网时交流侧串联充电电阻及与充电电阻相并联的旁路开关，QDU QD2分别为两个换流站的直流侧隔离开关，UdcU Udc2分别为两个换流站直流侧电压。本专利技术提供的包括:(I)断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器交流侧隔离开关及断路器；依次断开MMCl交流侧QS11、QS12、Q1，使模块化多电平换流器与交流电网断开。(2)系统中除需直流充电的换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行；MMC2正常启动，采用定直流电压方式运行。(3)闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关，该站通过直流线路进行不控整流预充电；依次闭合MMC2直流侧隔离开关QD2、MMC1直流侧隔离开关QDl，由MMC2通过直流线路对MMCl子模块电容进行不控整流预充电，设MMCl桥臂子模块数为n，则从直流侧不控整流预充电时电流通路如图2所示，Udcl为MMCl的直流侧电压，Udc2为MMC2的直流侧电压。(4)预充电完成后，以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器，使其继续从直流侧充电，直到子模块电容电压达到预先设定值；MMCl不控整流预充电完成后，需要解锁才能实现与MMC2的并列运行。以预先设定值为直流不控整流充电时的子模块电容电压的2倍为例对本专利技术方法进行详细阐述。设解锁前MMCl每相有2n个子模块与直流侧电压并联，每个子模块电容电压ue=Udel/2n ;解锁后每相有n个子模块与直流侧电压并联，每个子模块预先设定电容电压Uc=Udc;1/n。解锁后子模块电容电压是解锁前子模块电容电压的2倍，若直接解锁，会产生很大的冲击电流和冲击电压。本专利技术提出以投入子模块数递减方式解锁模块化多电平换流器，即在换流器解锁后，通过一定的控制使得与直流侧电压并联的子模块数由2n逐渐减小到n，以减小由于换流器直接解锁时投入子模块数量突变而带来的冲击，保证柔性直流输电系统安全稳定运行。(5)模块化多电平换流器直流侧充电完成，并入系统运行。本专利技术在PSCAD/EMTDC平台上搭建了 n=10的模块化多电平换流站等效模型，该模型中的主回路参数仅为验证本专利技术所述方法的正确性。MMC2以直流电压源代替，Udcl=Udc2=15kV,MMCl不控整流预充电完成后，采用投入子模块数线性递减方式解锁。仿真时长设为10s，t=0时MMC2启动，MMCl直流侧隔离开关闭合，t=ls时解锁MMC1，使其由从MMC2继续充电，解锁后投入子模块数减小指令如图3所示，t=6.5s时充电完成，MMCl与MMC2并列运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法，所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站，通过直流线路与其它换流站互联；所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关，交流侧为无源网络或待启动的有源网络，交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器，当交流侧为有源网络时还包括充电电阻，所述充电电阻两端并联旁路开关；所述的直流侧充电是指换流站通过直流线路从直流侧充电；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器；步骤2：系统中除需直流充电的模块化多电平换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行；步骤3：闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关，该站通过直流线路进行不控整流预充电；步骤4：不控整流预充电完成后，以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器，使其继续从直流侧充电，直到子模块电容电压达到预先设定值；步骤5：模块化多电平换流器直流侧充电完成，并入系统运行。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法，所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站，通过直流线路与其它换流站互联；所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关，交流侧为无源网络或待启动的有源网络，交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器，当交流侧为有源网络时还包括充电电阻，所述充电电阻两端并联旁路开关；所述的直流侧充电是指换流站通过直流线路从直流侧充电；其特征在于，所述方法包括以下步骤: 步骤1:断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器；步骤2:系统中除需直流充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳伟，刘焕，翁海清，易荣，秦健，赵晓斌，朱喆，杨柳，张海涛，
申请(专利权)人：荣信电力电子股份有限公司，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：