[发明专利]一种直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法

说明书

本发明属于高压直流输电领域和直流故障穿越技术领域，涉及一种直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法。本发明卸荷方法涉及的主电路结构由一个多电平桥臂与卸荷电阻构成。其中，多电平桥臂可以输出连续可调的电压，从而实现对于卸荷电阻上电压和功率的控制。桥臂通过交替输出正负电压，保证流入桥臂的平均功率为0，保证电容电压在额定值附近波动。卸荷电路采用方波控制，方波的正电平值和正电平的占空比由卸荷功率控制器与桥臂平均功率控制器决定。根据方波参考波生成脉冲控制信号。本发明的卸荷方法简单，易于实现。

技术领域

本发明属于高压直流输电领域和直流故障穿越技术领域，尤其涉及一种直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法。

背景技术

直流卸荷电路在端对端柔直系统中发挥了重要作用。在柔直系统中，一旦受端交流系统发生故障，受端交流功率将会无法送出，而送端的直流功率调节时间较长，在故障发生后一段时间内仍然维持原有输送功率，这将会在受端换流站的直流侧产生功率盈余。在柔直系统受端换流站直流侧安装卸荷电路可以快速消耗盈余功率，保护直流系统设备，避免因过压而产生损坏。

现有的直流模块化多电平卸荷电路中，基于普通全桥子模块或单向电流型全桥子模块的块化多电平卸荷电路，具有结构简单、容易实现多电平、功率控制速率快等优点。通过控制子模块电容的投切，改变桥臂输出电压，控制加在卸荷电阻上的电压，从而实现对于电阻上卸荷功率的控制。在电容投入桥臂时，桥臂电流流过电容，产生电容电压的变化。为保证模块电容电压在额定值附近，必须使子模块电容在充电与放电过程之间不断切换。

已有的卸荷技术采用正弦波卸荷，虽然也可以实现多电平运行，但是正弦波有幅值和频率两个维度的控制量，控制起来相对复杂。另外，采用正弦波控制时，器件的最大电流不能人为控制，只能由在运行时的卸荷电路自动调节，因此，选择器件时需要选择电流裕度很高的器件。

发明内容

本发明的目的是提出一种直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法，对已有的直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法进行改进，以保证实现模块化多电平卸荷电路的卸荷效果的同时，维持模块电容的充放电均衡。

本发明提出的直流模块化多电平卸荷电路的卸荷方法，包括以下步骤：

(1)建立一个模块化多电平卸荷电路的卸荷模型，卸荷模型的表达式为：

ak²+bk+c＝0，

其中，P_base是直流模块化多电平卸荷电路卸荷功率的基值，P_base＝U²_dc/R，R是卸荷电阻，设计直流系统时给定，为已知量；U_dc是直流模块化多电平卸荷电路的额定直流电压，设计直流系统时给定，为已知量；P^*_{brake_ref}是以P_base为基值下，归一化之后的卸荷功率参考值，P^*_{arm_ref}是以P_base为基值下，归一化之后的多电平桥臂功率参考值；A是直流模块化多电平卸荷电路中多电平桥臂电压的负电平系数，A＝U_neg/U_dc，U_neg是卸荷电路额定输出负电平；k为直流模块化多电平卸荷电路的正电平系数，k＝U_pos/U_dc，U_pos为卸荷电路输出正电平；

(2)利用下式，计算直流模块化多电平卸荷电路的正电平的占空比d：