一種柔性直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柔性輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)電壓源換流器相比，模塊化多電平換流器(Modular MultileverConverter, MMC)具有擴(kuò)展性好、諧波小、開關(guān)頻率低、對(duì)器件一致觸發(fā)要求少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于直流輸電應(yīng)用場(chǎng)合。
[0003]為降低損耗和器件數(shù)量，早期的MMC采用半橋子模塊級(jí)聯(lián)形式，但半橋子模塊級(jí)聯(lián)形式的MMC無(wú)法有效閉鎖直流故障，因此，基于二極管箝位模塊(D1de ClampSubmodule, DCSM)的改進(jìn)型MMC(稱為D-MMC)由此產(chǎn)生。該D-MMC模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)除了保留早期MMC的一般性優(yōu)點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于可利用換流器快速控制實(shí)現(xiàn)直流故障自清除，且額外增加的器件和損耗均不大。因此，包括D-MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]現(xiàn)有的包括D-MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行不控整流充電，該D-MMC模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)造成了柔性直流輸電系統(tǒng)在不控整流充電時(shí)，直流母線電壓值較低，遠(yuǎn)低于額定工作時(shí)的直流母線電壓。在這種情況下如果直接解鎖換流器的話，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流。
[0005]因此，亟需一種應(yīng)用于包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)中的啟動(dòng)方案，以解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，用以解決包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)中換流器解鎖時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流較大的問題。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，應(yīng)用于包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)中，所述方法依次包括第一充電階段和第二充電階段；
[0009]在第一充電階段執(zhí)行以下步驟:
[0010]將接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻接入所述包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)，并進(jìn)行不控整流充電；
[0011]在第二充電階段執(zhí)行以下步驟:
[0012]開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管IGBT ;
[0013]解鎖整流側(cè)的變流器；
[0014]解鎖逆變側(cè)的變流器。
[0015]優(yōu)選的，所述開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管IGBT具體包括:
[0016]分一次開通或者分至少兩次開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)IGBT。
[0017]優(yōu)選的，若分至少兩次開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)IGBT，每次開通不同數(shù)量的引導(dǎo)IGBT。
[0018]優(yōu)選的，所述開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管IGBT具體包括:
[0019]開通接入電網(wǎng)的變流器的全部引導(dǎo)IGBT或者部分引導(dǎo)IGBT。
[0020]優(yōu)選的，若開通接入電網(wǎng)的變流器的部分引導(dǎo)IGBT，則開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)IGBT的最少數(shù)量可以通過以下方法確定:
[0021]根據(jù)解鎖二極管箝位模塊中其他IGBT的沖擊電流最大值，確定解鎖前的直流母線電壓值；其中，所述二極管箝位模塊中其他IGBT是指，二極管箝位模塊中除引導(dǎo)IGBT之外的IGBT ；
[0022]根據(jù)確定出的解鎖前的直流母線電壓值、不控整流充電結(jié)束后的充電電壓值和每開通一個(gè)引導(dǎo)IGBT時(shí)直流母線充電電壓的增加值，計(jì)算開通引導(dǎo)IGBT的最少數(shù)量。
[0023]優(yōu)選的，所述將接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻接入所述包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)之前，所述方法還包括:連通直流母線；
[0024]所述進(jìn)行不控整流充電，具體包括:
[0025]將變流器接入電網(wǎng)，并借助所述接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻進(jìn)行不控整流充電。
[0026]進(jìn)一步的，在所述開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管IGBT之前，還包括:切除接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻。
[0027]優(yōu)選的，當(dāng)所述包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)為單端有源柔性直流輸電雙端系統(tǒng)時(shí)，
[0028]所述將變流器接入電網(wǎng)具體包括:將整流側(cè)的變流器接入電網(wǎng)；
[0029]所述切除接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻，具體包括:切除整流側(cè)的變流器的充電電阻；
[0030]在所述解鎖逆變側(cè)的變流器之后，所述方法還包括:切除逆變側(cè)的變流器的充電電阻。
[0031]優(yōu)選的，當(dāng)所述包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)為單端有源柔性直流輸電雙端系統(tǒng)時(shí)，在所述解鎖逆變側(cè)的變流器之前，所述方法還包括:
[0032]逐步將逆變側(cè)的變流器的二極管箝位模塊中電容的數(shù)量減少一半，其中，每減少一次電容數(shù)量后，根據(jù)電容均壓策略，控制所述變流器中的各二極管箝位模塊輪換切入。
[0033]優(yōu)選的，當(dāng)所述包括二極管箝位模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)為雙端有源柔性直流輸電雙端系統(tǒng)時(shí)，
[0034]所述將變流器接入電網(wǎng)具體包括:將整流側(cè)的變流器和逆變側(cè)的變流器接入電網(wǎng)；
[0035]所述切除接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻，具體包括:切除整流側(cè)的變流器的充電電阻和逆變側(cè)的變流器的充電電阻。
[0036]本發(fā)明通過在不控整流充電完成后、解鎖換流器之前，開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)IGBT，使得二極管箝位模塊的換流器的充電電壓能夠達(dá)到半橋模塊的換流器的充電電壓，從而解決了 D-MMC模塊的柔性直流輸電系統(tǒng)充電電壓低導(dǎo)致的換流器解鎖時(shí)沖擊電流大的問題，通過該方法啟動(dòng)所述柔性直流輸電系統(tǒng)，無(wú)論是交流電流沖擊還是直流電流沖擊都較?。淮送?，通過在開通接入電網(wǎng)的變流器的引導(dǎo)IGBT之前，切除接入電網(wǎng)的變流器的充電電阻，從而避免在開通引導(dǎo)IGBT充電時(shí)引入充電電阻，不會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為二極管箝位模塊的拓?fù)鋱D；
[0038]圖2為二極管箝位模塊充電時(shí)未啟動(dòng)引導(dǎo)IGBT(VT3)的電流路徑示意圖；
[0039]圖3為半橋模塊充電時(shí)的電流路徑示意圖；
[0040]圖4為二極管箝位模塊充電時(shí)開通引導(dǎo)IGBT的電流路徑示意圖；
[0041]圖5為包括二極管箝位模塊的單端有源柔性直流輸電雙端系統(tǒng)示意圖；
[0042]圖6為包括二極管箝位模塊的雙端有源柔性直流輸電雙端系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本發(fā)明通過合理利用二極管箝位模塊中的引導(dǎo)IGBT，使二極管箝位模塊(DCSM)的不控整流充電特性與半橋模塊(HBSM)的不控整流充電特性相同，從而可以達(dá)到較高的直流母線電壓，減小換流器解鎖時(shí)產(chǎn)生的較大沖擊電流。
[0044]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045]以下結(jié)合圖1、2、3、4對(duì)本發(fā)明的原理做詳細(xì)描述。
[0046]參見圖1，二極管箝位模塊包括:3個(gè) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管)=VVVT2JT3J個(gè)電容乂和C2，以及7個(gè)二極管=VD1JD2JD^VD4，其中VT3S引導(dǎo)IGBT，VD ,為VT:的反并聯(lián)二極管，VD 2為VT 2的反并聯(lián)二極管，VD 3為VT 3的反并聯(lián)二極管，VD4S箝位二極管。VT i的發(fā)射極連接VT 2的集電極，并連接二極管箝位模塊的接口 A，VT2的發(fā)射極連接VT 3的發(fā)射極，并連接二極管箝位模塊的接口 B。C:和C 2串聯(lián)，且VT1的集電極連接電容C VT2的發(fā)射極和VT 3的發(fā)射極連接電容C 2，箝位二極管VD4的正極連接二極管箝位模塊的接口 B，箝位二極管負(fù)極連接電容C:和電容(:2的中點(diǎn)。
[0047]圖2為二極管箝位模塊充電時(shí)未啟動(dòng)引導(dǎo)IGBT(VT3)的電流路徑示意圖，如圖2所示，A、B、C三相均包括上橋臂和下橋臂，每相的上下橋臂均串聯(lián)連接η個(gè)二極管箝位模塊(DCSM)，每個(gè)二極管箝位模塊(DCSM)的模塊結(jié)構(gòu)均采用圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以下以A相上橋臂中的第一個(gè)二極管箝位模塊為例，說(shuō)明在二極管箝位模塊充電時(shí)，在未啟動(dòng)引導(dǎo)IGBT (VT3)情況下，AB相間的電流路徑。
[0048]圖2中的兩路虛線箭頭分別代表兩個(gè)電流路徑，電流路徑I表示由B相流向A相，具體為:電流從B相流出，依次經(jīng)由A相第一個(gè)二極管箝位模塊中的VDp Q、C2、VD3,流向后續(xù)串聯(lián)的其他二極管箝位模塊，最終流至A相。電流路徑2表示由A相流向B相，具體為:電流從A相流入，經(jīng)由串聯(lián)的其他二極管箝位模塊流向A相第一個(gè)二極管箝位模塊，依次經(jīng)由A相第一個(gè)二極管箝位模塊中的VD4、C2、VD2，流向B相中串聯(lián)的η個(gè)二極管箝位模塊。
[0049]當(dāng)電流按照電流路徑I流動(dòng)時(shí)，該二極管箝位模塊中的兩個(gè)電容CjPC 2為串聯(lián)關(guān)系，共同串入電路中進(jìn)行充電；當(dāng)電流按照電流路徑2