[发明专利]一种混合型柔性直流输电换流器

说明书

本发明公开了一种混合型柔性直流输电换流器，包括并联连接的六个桥臂，每个桥臂包括半桥子模块HBSM和具备直流故障阻尼能力的改进型串联双子模块SDSM，半桥子模块HBSM的一端和改进型串联双子模块SDSM的一端串联连接，半桥子模块HBSM的另一端连接交流侧，改进型串联双子模块SDSM的另一端连接直流侧，半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM能够对电容电压进行排序并生成调制信号，用于在直流侧发生短路故障时清除直流故障电流。

技术领域

本发明属于新型柔性直流输电技术领域，具体涉及一种混合型柔性直流输电换流器。

背景技术

大规模清洁能源的送出与消纳是世界性难题，多端直流输电技术是解决大规模清洁能源送出与消纳难题的有力抓手，其中基于模块化多电平换流器的柔性高压直流输电技术(Modular Multilevel Converter-High Voltage Direct Current，MMC-HVDC)因易于拓展的模块化结构与较低的运行损耗等独特优势在直流电网中得到了快速发展。

针对陆上大规模新能源远距离接入的场景，一般多采用架空线送出方式，架空线受地形地貌、气候等地理因素影响大，因此直流线路发生雷击短路的故障频发，这会严重影响输电系统的运行可靠性。

为应对上述问题，在多端柔性直流输电系统直流故障清除方面做了大量研究，并形成部分技术方案。目前主要有“直流转换开关+桥臂阻尼”清除、“直流断路器+半桥换流器”清除和采用“全桥+半桥换流器”自清除三种方案。其中采用直流断路器的清除方案整体造价昂贵；换流器自清除方案虽不需要昂贵的直流断路器，但是换流阀成本较高，运行损耗较大，对控制器的要求高；采用桥臂阻尼和直流谐振开关方式的故障清除和恢复的时间较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种混合型柔性直流输电换流器，用于解决基于半桥子模块构成的MMC换流器的方案利用换流器无法自清除直流故障，需要配置直流断路器来清除直流故障，导致方案成本高昂，以及采用桥臂阻尼和直流谐振开关方式的方案需要MMC交流侧交流断路器的动作配合，存在恢复时间长的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种混合型柔性直流输电换流器，包括并联连接的六个桥臂，每个桥臂包括半桥子模块HBSM和具备直流故障阻尼能力的改进型串联双子模块SDSM，半桥子模块HBSM的一端和改进型串联双子模块SDSM的一端串联连接，半桥子模块HBSM的另一端连接交流侧，改进型串联双子模块SDSM的另一端连接直流侧，半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM能够对电容电压进行排序并生成调制信号，用于在直流侧发生短路故障时清除直流故障电流。

具体的，半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的配置方式包括不完全阻断型和完全阻断型。

进一步的，不完全阻断型具体为：

根据阻断阀侧交流馈入的短路电流计算换流阀中半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的配比。

更进一步的，换流阀中半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的配比具体为：

换流器闭锁后，半桥子模块HBSM被旁路，改进型串联双子模块SDSM提供阻断阀侧交流馈入短路电流的通路的反向钳位电压，闭锁后一相上下桥臂改进型串联双子模块SDSM投入的反向电压之和大于阀侧交流线电压的幅值时为不完全阻断型，根据单位子模块电容电压计算对应一相上下桥臂包含改进型串联双子模块SDSM的个数，基于每相半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的个数，得到半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的比例。

具体的，完全阻断型具体为：

在直流线路侧布置机械开关，构成全、半混合柔性直流输电系统换流阀，根据机械开关的动作时间和开断能力配置阻尼常数，以及半桥子模块HBSM和改进型串联双子模块SDSM的配比。