[发明专利]基于组合换流器的柔性直流输电系统协调均压启动方法

说明书

本发明涉及基于组合换流器的柔性直流输电系统协调均压启动方法，其中，组合式换流器由N个基本换流单元串联升压构成。对于一个控制周期，确定各基本换流单元桥臂中的子模块切除数，然后切除各桥臂中相应个数的子模块，对其他投入的子模块进行充电。子模块切除数的切除原则中，第一条原则可以保证站内所有基本换流单元的子模块电容电压平均值能够达到并稳定在额定值附近。第二条原则能够实现各基本换流单元的子模块电容充电均衡。而且，在确定各桥臂中的子模块切除数后，优先切除充电电压较高的子模块，能够实现基本换流单元内各子模块间的电压均衡，因此，通过该启动方法，能够保障基本换流单元间的协调均压启动。

技术领域

本发明涉及基于组合换流器的柔性直流输电系统协调均压启动方法，属于直流输电系统启动技术领域。

背景技术

随着现代电网的快速发展及电力电子技术的更新换代，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术的柔性直流输电系统取得了长足进步，并逐步实现了工程应用。但相对于传统直流输电系统(又称电网换相换流器高压直流输电系统，Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)，其电压等级和输送容量均有待于进一步提升。

借鉴传统直流输电系统的高压输电系统拓扑结构，以MMC换流器作为基本换流单元，利用换流器的矩阵式组合可以实现高压大容量的要求，也即通过基本换流单元的并联提高输送容量，通过基本换流单元的串联(即级联)提高输送电压等级，形成组合换流器，有效解决了这一难题。

柔性直流输电系统由M个组合换流站组成网络，如图1所示，为组合换流器的一种拓扑结构图，组合式换流器由N个基本换流单元串联升压构成，采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)或其并联组合作为基本换流单元。

然而，目前针对基于组合换流器的柔性直流输电系统的研究尚处于初期阶段，特别是对于组合式换流器的系统启动方法仍处于空白状态。

根据交流侧是否连接交流网络，启动过程分为有源启动与无源启动。有源启动按照直流网络的接入情况又可分为有源独立启动和有源共同启动，其中，有源独立启动是指换流站系统在启动前未接入直流电网，通过交流有源网络为MMC子模块进行预充电；有源共同启动是指换流站系统在启动前已经接入了直流电网，通过交直流网络共同为MMC子模块充电。而无源启动是通过其他站建立的直流网络对MMC各子模块进行充电。

对于有源独立启动换流站而言时，站内各基本换流单元的启动过程相对独立，其启动策略与传统启动策略并无区别。而对于无源启动或有源共同启动换流站而言，直流网络会对站内所有基本换流单元同时进行充电，采用传统的启动控制策略对各基本换流单元独立控制的方式已不能满足启动运行需求，极易引发换流站内由于基本换流单元间的参数及控制差异性导致的子模块电容充电不均衡问题，同时使得充电完成后各基本换流单元直流电压分配不均。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于组合换流器的柔性直流输电系统协调均压启动方法，用以解决传统的启动控制策略易引发换流站内各基本换流单元子模块电压充电不均衡的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种基于组合换流器的柔性直流输电系统协调均压启动方法，包括以下步骤：

(1)对于一个控制周期，确定各基本换流单元桥臂中的子模块切除数；

(2)切除各桥臂中相应个数的子模块，对各桥臂中投入的子模块进行充电；

根据以下两个原则确定各桥臂中的子模块切除数：

1)当第k个基本换流单元第i个桥臂上的子模块电容电压平均值小于额定值，且所有的基本换流单元第i个桥臂的子模块总切除数小于所有的基本换流单元第i个桥臂总切除数上限值时，逐渐增加该桥臂中的子模块切除数；