[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于MMC不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法，其特征在于：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；步骤2：在模块化多电平储能系统中，储能系统包括正常工作和故障两种模式，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：在模块化多电平储能系统中，当直流侧发生故障时，故障过程分为换流阀闭锁前和换流阀闭锁两个阶段；换流阀闭锁前：故障发生时刻为t₀，闭锁时刻为t₁，建立t₀～t₁时MMC对应等效电路,在换流阀闭锁前几毫秒过程中,等效电路中6个桥臂的输出电压对称，认为6桥臂所有电容都均匀放电，此时，交流馈入电流平衡，并不会流向直流故障点；因此，闭锁前几毫秒过程中直流故障电流主要来自桥臂电容放电电流；闭锁前几毫秒内直流故障电流呈直线上升；换流阀闭锁阶段：建立闭锁时t₁时段MMC等效电路，所有开关器件处于关断状态，不对称全桥子模块网络拓扑模型内部由续流二极管构成的电流通路；故障时电流正负对应有2种工况：当桥臂电流i<0时，桥臂电流从输入端经过续流二极管D₁和D₃给电容C₁和C₂充电，C₁和C₂电容电压持续升高，直到桥臂电流非振荡降低到零，当桥臂电流为零时，二极管D₁和D₃处于反向截止状态，阻断了桥臂电容放电路径，使得直流故障点电弧快速熄灭，不会重燃；当桥臂电流i>0时，桥臂电流从输入端经过续流二极管D₂、D₆和D₇只给电容C₁充电；电容C₁电压持续升高，直到桥臂电流非振荡降低到零；当桥臂电流为零时，二极管D₂、D₆和D₇处于反向截止状态，阻断了桥臂电容放电路径，使得直流故障点电弧快速熄灭，不会重燃，阻断直流故障。