亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器及啟動方法

文檔序號:9398877閱讀:1206來源:國知局
全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器及啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源與電力系統(tǒng)領(lǐng)域,具體將涉及全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化 多電平換流器及啟動方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(shù)由于其有功無功解耦獨(dú)立控制、能夠接 入弱電網(wǎng)、向無源負(fù)荷供電、具備電網(wǎng)黑啟動能力、動態(tài)響應(yīng)快、諧波特性優(yōu)良且占地面積 小等諸多優(yōu)點(diǎn),在大規(guī)模間歇性新能源并網(wǎng)、孤島無源負(fù)荷供電、交流電網(wǎng)互聯(lián)和城市智能 供配電等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003] 德國學(xué)者Rainer Marquardt介紹了具有穿越嚴(yán)重直流故障能力的全橋子模塊 MMC拓?fù)?,?dāng)發(fā)生直流短路故障時(shí),可以通過閉鎖換流器來抑制故障電流,但由于全橋子模 塊所需開關(guān)器件為半橋子模塊的兩倍,增加了換流器的建造成本。
[0004] 由此,業(yè)界提出將全橋子模塊與其他子模塊混聯(lián)組成MMC的橋臂,在維持直流故 障穿越能力的基礎(chǔ)上,降低了系統(tǒng)成本。但簡單的將相同參數(shù)的全橋子模塊和其他子模塊 混聯(lián),在系統(tǒng)配置上并非最合理的選擇,亟待提出一種合理的優(yōu)化配置,并為該優(yōu)化配置提 供相應(yīng)的控制方法支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明公開了全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電 平換流器及啟動方法,全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器進(jìn)行了優(yōu)化配置,并 為該優(yōu)化配置提供相應(yīng)的控制方法支撐。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的具體方案如下:
[0007] 全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器,包括分別與對應(yīng)的三相電源相連 接的三相單元,每個(gè)單元均包括上橋臂及下橋臂,上橋臂及下橋臂結(jié)構(gòu)相同,均包括相串聯(lián) 的M個(gè)半橋式子模塊、N個(gè)全橋式子模塊及電感L。;
[0008] 半橋式子模塊包括電容及與該電容相并聯(lián)的開關(guān)單元,所述開關(guān)單元包括相串聯(lián) 的兩個(gè)IGBT,每個(gè)IGBT均與對應(yīng)的反向二極管相并聯(lián);
[0009] 全橋式子模塊包括電容及與該電容相并聯(lián)的兩個(gè)開關(guān)單元,每個(gè)開關(guān)單元包括相 串聯(lián)的兩個(gè)IGBT,每個(gè)IGBT均與對應(yīng)的反向二極管相并聯(lián)。
[0010] 進(jìn)一步的,半橋式子模塊與全橋式子模塊的數(shù)量相等或全橋式子模塊的數(shù)量與半 橋式子模塊的數(shù)量為2 :1。綜合系統(tǒng)成本、損耗、容量以及直流故障穿越能力各方面的要 求,當(dāng)系統(tǒng)不需要提高直流電壓利用率時(shí),建議選用全橋及半橋式子模塊各使用一半的配 置方式;當(dāng)系統(tǒng)需要盡量提高直流電壓利用率以提供傳輸功率時(shí),建議選用2/3的全橋式 子模塊和1/3的半橋式子模塊。
[0011] 優(yōu)選的,半橋式子模塊與全橋式子模塊的額定電容電壓宜相同,由于模塊化多電 平換流器主要應(yīng)用于高壓大功率場合,子模塊的額定電容電壓選擇主要受到器件約束,因 此,全橋式子模塊和半橋式子模塊的額定電容電壓宜相同,根據(jù)功率器件的額定電壓選取 合理值。
[0012] 全橋式子模塊的電容值設(shè)置為半橋式子模塊電容值的二倍。由于全橋式子模塊在 直流故障穿越過程中的作用,應(yīng)適當(dāng)提高全橋子模塊的電容值,但又應(yīng)避免不同子模塊電 容值差別過大對系統(tǒng)啟動及控制帶來的影響,所以將系統(tǒng)中的全橋式子模塊的電容值設(shè)置 為半橋式子模塊電容值的二倍。
[0013] 全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器的啟動方法,包括:
[0014] 充電流程開始:投入系統(tǒng)軟啟電阻,閉合交流斷路器,進(jìn)行自然軟啟階段,當(dāng)子模 塊電壓達(dá)到上電電壓后,進(jìn)入軟啟均壓階段,切除L個(gè)子模塊繼續(xù)充電,待系統(tǒng)穩(wěn)定后(即 充電電流衰減至接近零),切除軟啟電阻,解鎖換流器進(jìn)行定直流電壓控制,繼續(xù)充電至穩(wěn) 定,充電完成。
[0015] 進(jìn)一步的,在自然軟啟階段,正向、負(fù)向橋臂電流均為全橋式子模塊進(jìn)行充電,半 橋式子模塊只在橋臂電流為正的時(shí)間段內(nèi)充電,因此在自然軟啟階段結(jié)束后,相同橋臂內(nèi) 全橋式子模塊電容充電能量是半橋式子模塊的二倍,全橋式子模塊的電容值設(shè)置為半橋式 子模塊電容的二倍,因此能夠保證兩種子模塊的電容電壓相同。
[0016] 進(jìn)一步的,軟啟均壓階段,在同一橋臂內(nèi)切除一定數(shù)量的子模塊,其余子模塊依然 閉鎖,達(dá)到穩(wěn)態(tài)后切除軟起電阻并解鎖換流器。
[0017] 在橋臂電流正負(fù)時(shí)刻,均對全橋式子模塊進(jìn)行充電,通過均壓作用,能夠?qū)⑷珮蚴?子模塊的充電能量調(diào)整為半橋式子模塊的二倍,及保證不同子模塊電壓相同。
[0018] 切除的子模塊需要動態(tài)選擇橋臂中電壓最高的L個(gè)子模塊,L的個(gè)數(shù)由下式確定:
[0019] 其中,M為單橋臂內(nèi)全橋式子模塊個(gè)數(shù),N為單橋臂內(nèi)半橋式子模塊個(gè)數(shù),Ulira為 系統(tǒng)閥側(cè)線電壓,U e ratad為子模塊額定電壓值。
[0020] 當(dāng)檢測到直流雙極短路故障時(shí),立即閉鎖換流器,當(dāng)上下橋臂的子模塊電容電壓 和高于交流線電壓峰值時(shí),子模塊電容提供的反電動勢可將直流電流抑制到零,從而實(shí)現(xiàn) 直流故障穿越。
[0021] 本發(fā)明的有益效果:
[0022] 本發(fā)明所提及的全橋式子模塊的電容值設(shè)置為半橋式子模塊電容的二倍,在直流 故障發(fā)生初期,故障電流會流經(jīng)全橋式子模塊電容,對全橋式子模塊電容進(jìn)行充電。從而造 成全橋式子模塊電容電壓,超出子模塊額定電壓。若該電容電壓過大,會在系統(tǒng)解鎖瞬間造 成較大的沖擊電流,適當(dāng)提高全橋式子模塊電容值有利于解決該問題。
[0023] 由于不同子模塊選用不同的電容值,會造成充電速度不一致。常規(guī)的充電方式不 能滿足該子模塊混聯(lián)MMC拓?fù)涞恼3潆?。本發(fā)明采用自然軟啟階段及軟啟均壓階段,保 證不同子模塊電壓相同。
【附圖說明】
[0024] 圖1為全橋子模塊與半橋子模塊混合級聯(lián)MMC拓?fù)洌?br>[0025] 圖2為混合子模塊級聯(lián)MMC拓?fù)湓谥绷鞴收洗┰焦r的等效電路;
[0026] 圖3為混合子模塊級聯(lián)MMC拓?fù)涞膯恿鞒虉D。
【具體實(shí)施方式】:
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0028] 如圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例的全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器,包 括分別與對應(yīng)的三相電源相連接的三相單元,每個(gè)單元均包括上橋臂及下橋臂,上橋臂及 下橋臂結(jié)構(gòu)相同,均包括相串聯(lián)的M個(gè)半橋式子模塊、N個(gè)全橋式子模塊及電感L。;
[0029] 半橋式子模塊包括電容及與該電容相并聯(lián)的開關(guān)單元,所述開關(guān)單元包括相串聯(lián) 的兩個(gè)IGBT,每個(gè)IGBT均與對應(yīng)的反向二極管相并聯(lián);
[0030] 全橋式子模塊包括電容及與該電容相并聯(lián)的兩個(gè)開關(guān)單元,每個(gè)開關(guān)單元包括相 串聯(lián)的兩個(gè)IGBT,每個(gè)IGBT均與對應(yīng)的反向二極管相并聯(lián)。
[0031] 該發(fā)明首先需要綜合系統(tǒng)成本、損耗、容量以及直流故障穿越能力各方面的要求, 給出系統(tǒng)子模塊的數(shù)目配置。然后根據(jù)開關(guān)器件約束給出不同子模塊的額定電容電壓,并 通過全橋子模塊的直流故障穿越的功能分析,設(shè)定全橋子模塊電容值為半橋子模塊的二 倍。最后給出了新型系統(tǒng)配置下對應(yīng)的系統(tǒng)啟動方法。該方法中包括自然軟啟和軟啟均壓 兩個(gè)階段,其中通過對傳統(tǒng)軟啟均壓控制方法的改進(jìn),使其能夠滿足不同子模塊電容電壓 的均壓問題。
[0032] 1.系統(tǒng)子模塊數(shù)目配置
[0033] 為簡化說明,本專利選用全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器進(jìn)行新型 系統(tǒng)配置及啟動方法的說明。但該方法同樣適用于全橋與其他一種和多種子模塊混聯(lián)的換 流器拓?fù)洹?br>[0034] 綜合系統(tǒng)成本、損耗、容量以及直流故障穿越能力各方面的要求,當(dāng)系統(tǒng)不需要提 高直流電壓利用率時(shí),建議選用全橋及半橋子模塊各使用一半的配置方式;當(dāng)系統(tǒng)需要盡 量提高直流電壓利用率以提供傳輸功率時(shí),建議選用2/3的全橋子模塊和1/3的半橋子模
當(dāng)前第1頁1 2 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1