[发明专利]一种低全桥比例子模块混合型MMC及其直流故障处理策略

权利要求书

1.一种低全桥比例子模块混合型MMC的直流故障处理策略，所述MMC为三相六桥臂结构，每相包含上下两个桥臂，每个桥臂由N个子模块以及一个桥臂电抗器串联构成，这N个子模块包括了N₁个半桥子模块和N₂个全桥子模块即N＝N₁+N₂；A相上下桥臂的连接点与B相上下桥臂的连接点通过交流断路器BR₁相连，B相上下桥臂的连接点与C相上下桥臂的连接点通过交流断路器BR₂相连，N、N₁、N₂均为大于1的自然数，每个桥臂中全桥子模块的数量N₂为10％N至N，MMC直流侧的高压端依次通过平波电抗器以及超高速机械开关与直流线路相连接；所述直流故障处理策略包括如下步骤：

(1)正常运行过程中，使MMC的交流断路器BR₁和BR₂保持关断状态，超高速机械开关保持闭合状态，同时监测MMC每个桥臂的桥臂电流；

(2)直流故障发生后，若MMC所在换流站首先检测到桥臂电流超过阈值，立刻闭锁MMC所有子模块，同时闭合交流断路器BR₁和BR₂并向超高速机械开关发出关断信号，进而向MMC所连的另一端换流站发出闭锁指令；

(3)另一端换流站接收到闭锁指令或检测到自身MMC桥臂电流超过阈值，同样立刻闭锁MMC所有子模块，闭合交流断路器BR₁和BR₂并向超高速机械开关发出关断信号；

(4)两端换流站闭锁后经过一定时长t₃，故障线路两端的超高速机械开关在流经电流降低到0之后完成关断，实现故障线路的物理隔离，与此同时两端换流站向各自MMC的交流断路器BR₁和BR₂发出关断信号；

(5)经过一定时间长t₄后，两端MMC的交流断路器BR₁和BR₂恢复到关断状态，至此直流故障处理完成。

2.根据权利要求1所述的直流故障处理策略，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(3)中当以下关系式成立则判定MMC桥臂电流超过阈值；

max(I_pa,I_na,I_pb,I_nb,I_pc,I_nc)＞2I_rate

其中：I_pa为MMC的A相上桥臂电流，I_na为MMC的A相下桥臂电流，I_pb为MMC的B相上桥臂电流，I_nb为MMC的B相下桥臂电流，I_pc为MMC的C相上桥臂电流，I_nc为MMC的C相下桥臂电流，I_rate为子模块内IGBT的额定电流。

3.根据权利要求1所述的直流故障处理策略，其特征在于：所述步骤(5)在完成直流故障处理后需进行重合闸操作，具体实现方式如下：

对于暂时性直流故障，经过一定的去游离时间后，向故障线路两端的超高速机械开关发出闭合信号，同时向两端MMC发出解除闭锁的指令，使系统恢复到稳态运行状态；

对于永久性直流故障，经过一定的去游离时间后，向故障线路两端的超高速机械开关发出闭合信号，同时向两端MMC发出解除闭锁的指令；由于是永久性直流故障，若经过一定时间再次检测到某一端换流站MMC桥臂电流超过阈值，则重新根据步骤(2)～(5)进行直流故障处理。

4.根据权利要求1所述的直流故障处理策略，其特征在于：当MMC中的全桥子模块闭锁后，子模块电容反向接入直流故障线路，与平波电抗器、桥臂电抗器和直流线路共同构成一个LC振荡回路，使直流故障电流在子模块闭锁后的t₃时间内降低至0，最终使得超高速机械开关完成关断。

5.根据权利要求1所述的直流故障处理策略，其特征在于：在故障处理的t₃+t₄时间段内，通过闭合交流断路器BR₁和BR₂在MMC阀侧主动制造三相相间短路，阻止交流系统电流流入直流系统，加快故障电流振荡至0的过程，t₃+t₄的总时长不超过30ms。