[发明专利]一种模块化多电平换流站的过调制方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统控制技术领域，尤其涉及直流输电系统中换流站的启动过程。

背景技术

电压源型直流输电系统，也被称为柔性直流输电系统，具有换流站有功/无功可以独立控制、不需要庞大的交流滤波器、可以支持电网黑启动、支持给海岛/风电场等弱网供电等优点，是解决中国区域性新能源并网和消纳问题行之有效的方法。目前模块化多电平变流器是实现电压源型直流输电系统的主要方法之一，但是模块化多电平换流站的控制保护技术复杂，尤其是启动过程，容易引起大的冲击电流，影响了系统的可靠性。

目前解决模块化多电平换流站的启动有两种方法：一种方法是增大交流侧变压器的漏抗和换流器的桥臂电抗，抑制启动冲击电流，该方法增加了换流站的成本，增加了变压器和桥臂电抗上的稳态压降，不利于换流站系统设计的优化；另一种方法[1]是通过将桥臂模块分为两组，分别对每组进行充电，可以得到较高的充电电压，在充电完成后，因为总桥臂电容电压和明显高于电网电压，避免了太大的冲击电流；[2]的方法类似，通过旁路一定数量的桥臂模块，重复对旁路了不同模块的桥臂进行充电，同样可以得到较高的桥臂电容电压，从而降低启动冲击电流；[1]和[2]的方法都明显增大了充电电阻的损耗，使得充电和启动过程过于复杂。

为提高模块化多电平换流站启动过程的可靠性和稳定性，需要一种既能明显降低启动冲击电流，又能不影响启动之外的稳态运行的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直流输电的模块化多电平换流站的过调制方法，该方法能够不改变简单不控充电电路，又能最大限度地减小解锁时的冲击电流，同时还不影响正常稳态运行。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

本发明技术方案是针对用于直流输电的模块化多电平换流站，所述的模块化多电平换流站，如图1所示，包括多个阀单元、充电电阻、用于旁路充电电阻的刀闸，每个阀单元中包括电容器。换流站在启动过程中，在不控充电结束旁路刀闸闭合后，根据当前的直流电压设定Udc、桥臂电容电压和平均值Ucap、换流站的电流控制器产生的交流调制电压(Ua，Ub，Uc)，计算出可以叠加在交流调制电压上的最小共模电压Un，使得叠加该共模电压Un后，每相的调制电压(Uan=Ua-Un，Ubn=Ub-Un，Ucn=Uc-Un)尽可能均在允许范围内。通过这种方法，在换流站刚刚解锁时，因为桥臂电容电压较低，明显提高了可以输出的交流调制电压；当系统稳定运行后，因为桥臂电容电压已经升高，叠加的共模电压为零，不影响系统的稳态运行。同时，如果因为交流电网的波动，偶然需要超出正常范围的调制电压来稳定电流控制，换流站也能够瞬时叠加合适的共模电压，来提高瞬时调制电压，并在系统的波动消失后，自动将共模电压调整为0。Un计算的具体过程如图3和图5所示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的模块化多电平换流站启动方法，可以有效避免启动过程中的冲击电流，提高换流站的可靠性。

（2）本发明提供的模块化多电平换流站启动方法，可以在换流站简单不控充电完成后立刻解锁，不需要在充电过程中附加额外控制。

（3）本发明提供的模块化多电平换流站启动方法，不影响换流站解锁后的稳态运行。

（4）本发明提供的模块化多电平换流站启动方法，同样可以在交流电网波动的瞬间，提高瞬时调制电压范围，提高系统抗电网扰动的能力。

附图说明

图1为模块化多电平换流站结构图。

图2依据本发明，不同情况下补偿前和补偿后的三相调制电压示意图。

图2a调制电压在正方向超过限制时；图2b调制电压在负方向超过限制时；图2c调制电压在限制范围之内时。

图3用于补偿的共模电压的一种计算方法。

图4将共模电压叠加到调制电压上的示意图。

图5用于补偿的共模电压的另一种计算方法。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。