一種mmc-mtdc系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多端柔性直流輸電能實(shí)現(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電，是電力系統(tǒng)中一種靈活、可 靠、快捷的輸電方式。而模塊化多電平換流器因其輸出電壓波形質(zhì)量高、開關(guān)損耗低、易于 擴(kuò)容和故障穿越能力強(qiáng)等優(yōu)勢，逐漸成為多端柔性直流輸電發(fā)展的趨勢。
[0003] 啟動(dòng)過程的順利完成是多端系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，合適的啟動(dòng)策略應(yīng)能對 多端系統(tǒng)各換流器啟動(dòng)時(shí)序進(jìn)行協(xié)調(diào)配置，抑制其因相互影響而產(chǎn)生的電氣沖擊，避免啟 動(dòng)失敗。但MMC-MTDC直流電容分散在各子模塊中，其啟動(dòng)不僅要考慮換流器內(nèi)部各子模塊 電容的均衡充電問題，還需要考慮換流站間直流禪合對MMC啟動(dòng)過程的影響。
[0004] 因此，研究MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制策略，解決換流站內(nèi)子模塊預(yù)充電均壓和 換流站間的有序解鎖該兩個(gè)關(guān)鍵問題就顯得尤為重要。
[0005] 然而目前，國內(nèi)外對MMC-MTDC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)啟動(dòng)研究較少。在多端系統(tǒng)的換流器子 模塊預(yù)充電均壓方面，部分學(xué)者提出通過雙閉環(huán)控制進(jìn)行子模塊可控階段充電，此時(shí)交流 側(cè)無電源的換流站（簡稱無源站）的啟動(dòng)要求交流側(cè)有電源的換流站（簡稱有源站）的交 流軟啟電阻一直投入，增大了對軟啟電阻平均功率的需求，且解鎖時(shí)會(huì)造成直流電壓跌落； 也有學(xué)者設(shè)計(jì)了載波移相的可控階段啟動(dòng)方法，但控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜；還有學(xué)者提出一種半閉 鎖充電方法，可將子模塊充電至額定值，但未對換流器預(yù)充電方式做全面考慮和研究。在換 流站間有序解鎖方面，現(xiàn)有研究主要著重于有源站的啟動(dòng)策略，或者換流器直流側(cè)充電的 有序解鎖方案，未設(shè)及到多端系統(tǒng)中交直流側(cè)混合充電情況，且未對多端系統(tǒng)多換流站之 間的有序解鎖做深入研究。
[0006] 申請?zhí)枮?01210462977. 6的中國專利申請《一種模塊化多電平柔性直流輸電換 流器的啟動(dòng)方法》披露了一種方案。該方法的主要步驟為：在啟動(dòng)過程中，對橋臂上的各子 模塊進(jìn)行排序，切除電壓較高的若干個(gè)子模塊，而對其余子模塊進(jìn)行充電；并且不斷重復(fù)W 上過程直至充電到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0007] 該方法存有W下缺陷：
[000引第一，上述充電方法為一種可控充電方法，僅對固定個(gè)數(shù)（理論切除數(shù)）的子模塊 進(jìn)行切除。而實(shí)際工程中，充電穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于線路及子模塊損耗、雜散參數(shù)等因素的影響會(huì) 使按照理論切除數(shù)控制得到的子模塊電壓偏離額定值，則由當(dāng)前子模塊電壓得到的等效閥 側(cè)交流電壓不同于實(shí)際交流電壓，線路中因?yàn)槿鄙僮銐虼蟮淖枨稍?，將引起較大的沖擊 電流。
[0009] 第二，預(yù)充電前期，子模塊電壓較低，采用自取電方式的子模塊控制電源無法工 作，因此子模塊只能閉鎖，進(jìn)行不控充電。根據(jù)換流器交、直流側(cè)電源的不同，換流器具有不 同的充電回路，各回路下對橋臂或相單元進(jìn)行充電的電源電壓不同，導(dǎo)致子模塊穩(wěn)態(tài)電壓 不同，也決定了充電口檻電壓不同，若充電口檻電壓設(shè)置隨意，則會(huì)導(dǎo)致個(gè)別站過早、過慢 甚至無法進(jìn)入可控充電階段，對應(yīng)引起較大的電氣沖擊、增大了啟動(dòng)時(shí)間甚至造成啟動(dòng)失 敗。同時(shí)，若在可控階段不區(qū)分充電模式，切除數(shù)設(shè)置隨意，則會(huì)造成子模塊充電各異，不能 達(dá)到充電要求，甚至造成子模塊過壓損壞。
[0010] 第S，多端系統(tǒng)中，有且僅有一個(gè)站為定直流電壓控制。多端系統(tǒng)運(yùn)行需要一個(gè)穩(wěn) 定的直流電壓，若有換流站站先于定直流電壓控制站解鎖運(yùn)行，則其向直流線路注入或抽 取有功會(huì)導(dǎo)致直流電壓抬高或降低，不利于運(yùn)行控制，甚至造成系統(tǒng)故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[001U 本發(fā)明的目的是提供一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，用W解決上述問題 二，在不控充電階段不區(qū)分充電模式容易引起較大的電氣沖擊、增大了啟動(dòng)時(shí)間甚至造成 啟動(dòng)失敗的問題。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[001引一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，包括步驟如下：
[0014] A、各換流站直流側(cè)極連接，各站子模塊閉鎖，同時(shí)有源站閉合交流開關(guān)，進(jìn)入不控 充電階段；
[0015]B、各換流站在其子模塊電壓高于各自對應(yīng)的充電口檻電壓后分別投入可控均壓 充電方法，進(jìn)入可控充電階段，同時(shí)有源站切除交流側(cè)軟啟電阻；
[0016] C、各換流站子模塊充電直至解鎖運(yùn)行。
[0017] 進(jìn)一步的，所述不控充電階段，根據(jù)交、直流側(cè)電源情況，分別投入交流側(cè)預(yù)充電、 直流側(cè)預(yù)充電或者交直流側(cè)混合預(yù)充電；交流側(cè)預(yù)充電方式下，MMC最高線電壓為Uu(i，j =a,b，c，i聲j)，i相下橋臂和j相上橋臂子模塊上管續(xù)流二極管導(dǎo)通，為其子模塊充電； 直流側(cè)預(yù)充電方式下，MMC直流電壓Up。為a、b、C=相所有子模塊同時(shí)充電；交直流側(cè)混合 預(yù)充電方式下，MMC最高的線電壓uy與直流電壓UP。一起為i相下橋臂和j相上橋臂子模 塊充電，其余橋臂則無電流。
[0018] 進(jìn)一步的，上述步驟C中，當(dāng)站控方式為定直流電壓控制的換流站子模塊電壓達(dá) 到額定且穩(wěn)定后，首先進(jìn)入解鎖運(yùn)行階段；當(dāng)其余各站子模塊電壓達(dá)到額定且穩(wěn)定后，分別 解鎖，進(jìn)入解鎖運(yùn)行階段。
[0019] 進(jìn)一步的，不控充電階段，判斷交流閥側(cè)線電壓峰值Ui的大小，并且與UP。相比，從 而確定預(yù)充電方式：
[0020] 當(dāng)UP。時(shí)，為交流側(cè)預(yù)充電方式；
[0021] 當(dāng)Ui= 0且Up。聲0時(shí)，為直流側(cè)預(yù)充電方式；
[002引當(dāng)0<Ui<Up。時(shí)，為交直流側(cè)混合預(yù)充電方式。
[0023] 進(jìn)一步的，所述充電口檻電壓高于使子模塊驅(qū)動(dòng)電源可靠上電的上電電壓，并且 對于有源站，所述充電口檻電壓低于Ui/N;對無源站，所述充電口檻電壓低于IV/2N;-個(gè) 橋臂上有N個(gè)子模塊，交流閥側(cè)線電壓峰值為ui。
[0024] 進(jìn)一步的，可控均壓充電方法；每個(gè)控制周期，對交流側(cè)預(yù)充電方式或交直流側(cè)混 合預(yù)充電方式下，參與充電的MMC橋臂內(nèi)N個(gè)子模塊，或者直流側(cè)預(yù)充電方式的MMC相單元 2N個(gè)子模塊按照電壓排序，觸發(fā)電壓最高的m個(gè)子模塊下管IGBT導(dǎo)通使其處于切除狀態(tài)， 同時(shí)其余子模塊保持閉鎖狀態(tài)；可控均壓充電方法確定的切除數(shù)muf計(jì)算方法如下，其中 round為四舍五入取整函數(shù)，MMC子模塊額定電壓為&m;
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，包括步驟如下： A、 各換流站直流側(cè)極連接，各站子模塊閉鎖，同時(shí)有源站閉合交流開關(guān)，進(jìn)入不控充電 階段； B、 各換流站在其子模塊電壓高于各自對應(yīng)的充電門檻電壓后分別投入可控均壓充電 方法，進(jìn)入可控充電階段，同時(shí)有源站切除交流側(cè)軟啟電阻； C、 各換流站子模塊充電直至解鎖運(yùn)行； 所述不控充電階段，根據(jù)交、直流側(cè)電源情況，分別投入交流側(cè)預(yù)充電、直流側(cè)預(yù) 充電或者交直流側(cè)混合預(yù)充電：交流側(cè)預(yù)充電方式下，MMC最高線電壓為UijQ, j = a，b，c，i辛j)，i相下橋臂和j相上橋臂子模塊上管續(xù)流二極管導(dǎo)通，為其子模塊充電；直 流側(cè)預(yù)充電方式下，MMC直流電壓U pn為a、b、c三相所有子模塊同時(shí)充電；交直流側(cè)混合預(yù) 充電方式下，MMC最高的線電壓Uu與直流電壓u pn-起為i相下橋臂和j相上橋臂子模塊 充電，其余橋臂則無電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，其特征在于， 上述步驟C中，當(dāng)站控方式為定直流電壓控制的換流站子模塊電壓達(dá)到額定且穩(wěn)定 后，首先進(jìn)入解鎖運(yùn)行階段；當(dāng)其余各站子模塊電壓達(dá)到額定且穩(wěn)定后，分別解鎖，進(jìn)入解 鎖運(yùn)行階段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，不 控充電階段，判斷交流閥側(cè)線電壓峰值U 1的大小，并且與Upn相比，從而確定預(yù)充電方式： 當(dāng)U1^= u _時(shí)，為交流側(cè)預(yù)充電方式； 當(dāng)U1= O且u pn# O時(shí)，為直流側(cè)預(yù)充電方式； 當(dāng)，為交直流側(cè)混合預(yù)充電方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，所述充 電門檻電壓高于使子模塊驅(qū)動(dòng)電源可靠上電的上電電壓，并且對于有源站，所述充電門檻 電壓低于VN ;對無源站，所述充電門檻電壓低于upn/2N ;-個(gè)橋臂上有N個(gè)子模塊，交流閥 側(cè)線電壓峰值為U1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，可控均 壓充電方法：每個(gè)控制周期，對交流側(cè)預(yù)充電方式或交直流側(cè)混合預(yù)充電方式下，參與充電 的MMC橋臂內(nèi)N個(gè)子模塊，或者直流側(cè)預(yù)充電方式的MMC相單元2N個(gè)子模塊按照電壓排序， 觸發(fā)電壓最高的m個(gè)子模塊下管IGBT導(dǎo)通使其處于切除狀態(tài)，同時(shí)其余子模塊保持閉鎖狀 態(tài)；可控均壓充電方法確定的切除數(shù)m Mf計(jì)算方法如下，其中round為四舍五入取整函數(shù)， MMC子模塊額定電壓為Usm:
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MMC-MTDC系統(tǒng)協(xié)調(diào)啟動(dòng)控制方法，包括步驟如下：A、各換流站直流側(cè)極連接，各站子模塊閉鎖，同時(shí)有源站閉合交流開關(guān)，進(jìn)入不控充電階段；B、各換流站在其子模塊電壓高于各自對應(yīng)的充電門檻電壓后分別投入可控均壓充電方法，進(jìn)入可控充電階段，同時(shí)有源站切除交流側(cè)軟啟電阻；C、各換流站子模塊充電直至解鎖運(yùn)行。所述不控充電階段，根據(jù)交、直流側(cè)電源情況，分別投入交流側(cè)預(yù)充電、直流側(cè)預(yù)充電或者交直流側(cè)混合預(yù)充電。在不控充電階段明確各換流器充電模式，可以根據(jù)不同模式得到對應(yīng)充電門檻電壓，利于換流器適時(shí)進(jìn)行充電模式轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】H02M1-36
【公開號(hào)】CN104821712
【申請?zhí)枴緾N201510216796
【發(fā)明人】楊美娟, 吳金龍, 王先為, 劉欣和, 張 浩, 李道洋
【申請人】許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月30日