[发明专利]一种基于MMC的分布式潮流控制器拓扑结构及控制方法

说明书

一种基于MMC的分布式潮流控制器拓扑及控制方法，拓扑包括一个由并联侧基于MMC的三相变流器与并联侧单相变流器组成的并联侧变流器，以及由多组结构相同的串联侧单相变流器构成的串联侧变流器，并联侧基于MMC的三相变流器交流侧经变压器与交流电网相连接；并联侧单相变流器的直流侧与并联侧基于MMC的三相变流器耦合；多组串联侧单相变流器分布化布置于输电线路中。控制方法采取并联侧系统层、并联侧变流器层与并联侧阀控层对并联侧变流器进行分层控制；采取串联侧系统层、串联侧变流器层与串联侧阀控层对串联侧变流器进行分层控制。本发明高度模块化，便于扩容，适应各种电压等级，不平衡运行、故障穿越与恢复能力均优于传统拓扑结构。

技术领域

本发明涉及柔性交流输电系统(Flexible Alternative Current TransmissionSystems,FACTS)领域，具体涉及一种基于MMC的分布式潮流控制器拓扑结构及控制方法。

背景技术

随着电网负荷的不断增长和电网规模不断扩大，过去对电网供电可靠性的要求逐渐上升到对电能质量的要求，电网系统运行特性日益复杂，势必增加对提高电网控制可靠度的需求。电力网络在不断被重构被扩大，FACTS装置的生产周期要比安装一条新的输电线路短的多，在提升现有输电通道传输能力的前提下，兼顾工程经济性与未来电网运行可靠性，FACTS技术更具有吸引力。就电网灵活性考虑，单一装置就地控制的控制半径有限，且一旦发生故障，轻则装置停运，重则破坏电网原有稳定。因此，采用通信手段的分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller，DPFC)应运而生。

DPFC概念自荷兰代尔夫特理工大学的Zhihui YUAN博士首次提出并在Matlab/Simulink平台验证其原理的正确性以来。国内武汉理工大学相关团队对DPFC有了更深入的研究，但均处于理论研究与实验仿真阶段。在DPFC所要面对的高压场合，传统的变流器拓扑普遍很难兼顾高功率换流器承受的高电压与高输出性能这两点要求。为实现DPFC工程化应用，势必寻求一种令DPFC更加适用于较高应用电压等级场合的拓扑结构及其控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统变流器拓扑结构存在的上述不足，提供一种基于MMC的分布式潮流控制器拓扑结构及控制方法，结构高度模块化，便于系统扩容，灵活适应各种电压等级，应对不平衡运行的能力、故障穿越与恢复能力均优于采用传统拓扑结构的分布式潮流控制器。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于MMC的分布式潮流控制器拓扑结构，包括一个由并联侧基于MMC的三相变流器与并联侧单相变流器组成的并联侧变流器，以及由多组结构相同的串联侧单相变流器构成的串联侧变流器；

并联侧基于MMC的三相变流器交流侧经变压器T_sh与交流电网相连接，其间设有启动电阻R₀，用以抑制变流器在启动时的冲击电流；并联侧基于MMC的三相变流器的三相各桥臂电路均由n个子模块串接后与桥臂电抗器L_sh串联而成，其中子模块均采用半桥结构；并联侧单相变流器采用传统DC/AC电路拓扑结构，并联侧单相变流器的交流侧通过单相变压器与交流电网中Y-△变压器T_s的Y侧中性点接地线路串联耦合，并联侧单相变流器的直流侧与并联侧基于MMC的三相变流器耦合，并联侧单相变流器输出满足需求的3次谐波电流，经Y-△变压器T_s的Y侧中性点注入并均匀分布到输电线路；