[实用新型]混合型MMC分层接入的混合直流输电系统及故障穿越系统

说明书

本实用新型公开了一种混合型MMC分层接入的混合直流输电系统及故障穿越系统，混合直流输电系统包括电网换相换流器、两个混合型模块化多电平换流器。通过送端LCC控制直流系统电压，向受端系统输送功率，两个混合型MMC分别将各自受端交流网络分层接入到直流系统中，混合型MMC分别控制直流电压和有功功率，使混合直流输电系统具备大容量远距离架空线直流输电能力，且在独立地控制直流系统的有功功率，无功功率，直流电压的前提下减小建设成本。故障穿越系统在直流故障时通过负投入全桥型子模块使得故障点处维持在零直流电压附近，从而无需闭锁MMC即可实现直流故障穿越。

技术领域

本实用新型属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及混合型MMC分层接入的混合直流输电系统及故障穿越系统。

背景技术

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的直流输电系统具有交流输出电压谐波畸变率低、开关器件承受电气应力小、开关损耗低和不存在换相失败等技术特点。自提出起便在学术界与工业界得到了广泛的研究与应用。

近年来，随着环境问题的日益突出，发展对新能源的利用是我国的重要任务。由于我国的能源中心与负荷中心呈逆向分布，电能传输呈现出现高电压、大功率和远距离的特点。相比于常规直流输电技术，MMC-HVDC技术可有效解决因多馈入系统带来的安全稳定性问题，具有很好的应用前景。

随着新能源技术的快速发展，大容量远距离输送电能的需求日益增加。而现有的柔性直流输电技术电压与功率等级较低，且不具备独立清除直流故障的能力，从而限制了其在基于架空线的直流系统中的应用，无法实现大规模长距离电力输送。因此，采用混合型直流系统进行架空线电能传输是柔性直流系统发展的重点，亦是近两年的研究热点。架空线路故障率高，半桥型MMC换流器不具备直流故障隔离能力，闭锁型柔性直流输电换流器在闭锁期间不能支撑交流电网。基于电压源的换流器及其连接方式，控制方式是否能够自清除直流故障是柔直推广到远距离架空线的关键。

同时，对于负荷中心密集的直流输电系统，受端在负荷中心时可能会有多个直流落点，即形成多馈入高压直流输电系统，此时受端系统潮流分布将会影响整个交直流系统的安全稳定运行。

由半桥子模块(half bridge sub-module，HBSM)和全桥子模块(full bridgesub-module，FBSM)组成的混合型MMC具备交直流解耦能力，可不闭锁换流器穿越故障，从而降低了对直流断路器的需求，并能够持续为受端系统提供支撑。但现有文献均关注混合型MMC的本体研究，例如子模块比例配置、直流故障穿越控制器的设计等，对于应用于特高压直流输电系统的研究很少，特别是含混合型MMC分层接入形成多馈入的特高压直流系统的故障穿越的拓扑和控制方式还未有人提出。

实用新型内容

针对现有技术的以上空缺或改进需求，本实用新型提供了一种混合型MMC分层接入的混合直流输电系统及故障穿越方法，旨在解决现有的直流输电系统输出特高压直流时对器件要求高的技术问题。

作为本实用新型的一方面，提供一种混合型MMC分层接入的混合直流输电系统，包括：

电网换相换流器和直流端与所述电网换相换流器的直流端连接的混合型MMC组，所述混合型MMC组包括直流端串联的第一混合型MMC与第二混合型MMC；第一混合型MMC的直流端和第二混合型MMC的直流端共同构成混合型MMC组的直流端。

优选地，混合直流输电系统还包括第一控制器，其中，第一控制器包括输出第一交流电流参考值的第一交流外环控制单元，输出第一交流调制信号的第一交流内环控制单元，输出第一直流电流参考值的第一直流外环控制单元，输出第一直流调制信号的第一直流内环控制单元以及输出第一PWM信号的第一调制单元；第一交流外环控制单元的参考值为第一混合型MMC所有子模块电容电压平均值；第一直流外环控制单元的参考值为运行功率要求值；