[发明专利]一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法

说明书

本发明提供一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法，涉及电力系统技术领域。本发明步骤如下：步骤1：针对模块化多电平储能系统，建立具有模块化多电平直流变换器储能系统直流侧不对称全桥子模块网络拓扑模型；步骤2：通过检测模块化多电平储能系统中不对称全桥子模块输出的电压判断直流侧是否发生故障，若是则执行步骤3，若否则重复本步骤；步骤3：模块化多电平储能系统中当直流侧发生故障时，直流侧不对称全桥子模块网络拓扑模型阻断了桥臂电容放电路径，使得直流故障点电弧快速熄灭，阻断直流故障。本方法清除故障的速度可以达到毫秒级清除直流故障电流，本方法中的拓扑结构应用性更加广泛。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法。

背景技术

近年来，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)因其优越的性能、灵活的组合模式以及高耐压等特点被广泛应用于高电压、大功率等场合。模块化多电平变换器作为能量传递的桥梁，在系统中起着至关重要的作用，其安全性及可靠性影响着系统的安全运行。但是，当储能系统的直流侧发生故障时，一方面储能电容会迅速放电，引起较大冲击电流；另一方面，交流侧的电源通过全控器件的反并联二极管持续向故障点馈入电流，增加故障清楚难度。因此能快速阻断直流故障一直受到学者的广泛关注。

储能系的直流故障穿越相比于交流系统故障来说，直流系统由于阻尼过低且直流电流没有过零点，故障时电流上升率较高，因而故障过电流的清除难度较大。目前，工程中MMC子模块一般采用半桥型子模块(HBSM)，HBSM闭锁后，其结构中的反并联二极管为能量馈入提供了续流通路，导致直流故障电流不能实现自清除。目前吃力方案主要有2种，分别为采取限流、分流等辅助措施减小故障电流对MMC的伤害和采用具有故障清除能力的换流器。但是上述2种方法的共同点是故障期间MMC未完全退出，短路冲击电流对MMC构成威胁，并且仍通过交流侧断路器清除故障。基于此，本专利提出采用具有故障清除能力的换流器拓扑进而阻断直流故障。可以减少回路中投入的功率器件数量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法，本方法在清除故障的速度上可以达到毫秒级清除直流故障电流，本方法的拓扑结构应用性更广泛。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法，包括如下步骤：

步骤1：针对模块化多电平储能系统，建立具有模块化多电平直流变换器储能系统直流侧不对称全桥子模块网络拓扑模型；所述拓扑模型包括5个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)T₁-T₅，每个绝缘栅双极型晶体管反并联二极管D₁-D₅、2个单向二极管D₆和D₇、2个直流电容器C₁和C₂组成，其中5个绝缘栅双极型晶体管T₁～T₅分别并联5个反向二极管D₁～D₅，T₁与T₂之间通路为直流信号输入端，T₁与T₂串联后两端并联稳压电容C₁，T₂的另一端与T₄相连接，二极管D₆的一端分别与T₁和电容C₁相连接，其另一端与D₇串联，二极管D₇的另一端分别与T₅和T₃相连接，T₄与T₅串联在一条支路上，电容C₂与T₃串联，电容C₂的另一端分别与电容C₁和T₄相连接；