[发明专利]一种混合型MMC控制方法及系统

说明书

一种混合型MMC控制方法及系统，包括：换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，由桥臂环流时变值制定的环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。本方案可在特殊工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，保证MMC桥臂电流过零点，实现电容电压平衡，避免了电容电压在桥臂电流不在过零点时仍继续充电，与全桥子模块电容电压分离而导致的系统崩溃。由MMC换流阀桥臂环流制定的时变量得到环流注入的期望值，经过环流注入环节，使得桥臂电流始终存在过零点，保证了MMC桥臂的安全运行。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种混合型MMC控制方法及系统。

背景技术

面对全球能源安全、环境污染和气候变化的严峻挑战，国家大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。电网换相换流器(LCC)成熟、可靠，是高效的远距离大容量输电方式，但存在弱交流系统下的高换相失败风险。柔性直流换流器(VSC)具有有功无功独立调节、弱电网接入、无换相失败风险、无需同步联网等优点，是构建多端直流网络、实现远距离输电、可再生能源并网的友好技术手段。直流输电向着更高电压、更大传输容量和更远距离输电的方向发展，VSC-LCC混合多端直流输电是未来的发展趋势，在建的乌东德工程采用两个VSC级联后同LCC并联形成并联多端电网。

半桥拓扑直流换流阀不具备直流故障清除能力，为了隔离故障电流需要增加直流断路器，增加了设备成本，增大了控制复杂度。半桥/全桥子模块混合型MMC拓扑，利用全桥特性阻断直流侧故障电流，但全桥子模块占比至少50％。全桥子模块占比越小，IGBT功率元件越少，设备成本越低。混合型MMC若具有降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越功能，如果采用50％的全桥子模块占比，半桥子模块电容电压会在桥臂电流不再有过零点时仍持续充电，与全桥子模块电容电压分离，导致系统崩溃，因此，混合型MMC在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，缺少有效的控制方法体系。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的混合型MMC在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，缺少有效的控制方法体系的问题，本发明提供了一种混合型MMC控制方法及系统。

本发明提供的技术方案是：

一种混合型MMC控制方法，包括：

正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入；

当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值、环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入；

其中，所述环流注入电压值由电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量确定。

优选的，所述由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，通过下述步骤制定：

将MMC换流阀中子模块电容电压的平均测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的d分量；

将所述电流参考值的d分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的d分量；

将MMC换流阀公共连接点处无功功率的测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的q分量；

将所述电流参考值的q分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的q分量。

优选的，所述电流参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：