CN103368197A - 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法 - Google Patents

模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103368197A
CN103368197A CN201310300217XA CN201310300217A CN103368197A CN 103368197 A CN103368197 A CN 103368197A CN 201310300217X A CN201310300217X A CN 201310300217XA CN 201310300217 A CN201310300217 A CN 201310300217A CN 103368197 A CN103368197 A CN 103368197A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control unit
brachium pontis
valve base
converter
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310300217XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103368197B (zh
Inventor
汤广福
谢敏华
姜喜瑞
高阳
王韧秋
杨岳峰
庞辉
路建良
杨兵建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd
Smart Grid Research Institute of SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd, Smart Grid Research Institute of SGCC filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201310300217.XA priority Critical patent/CN103368197B/zh
Publication of CN103368197A publication Critical patent/CN103368197A/zh
Priority to EP14826983.0A priority patent/EP3024109B1/en
Priority to PCT/CN2014/082048 priority patent/WO2015007186A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103368197B publication Critical patent/CN103368197B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法。模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，阀基控制设备包括包括以分层控制架构构造的如下部件：电流控制单元，用于实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；桥臂汇总控制单元，用于根据接收的每个子模块的状态以及从电流控制单元接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及桥臂分段控制单元，用于根据从桥臂汇总控制单元接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取每个子模块的状态并将其发送至桥臂汇总控制单元。

Description

模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
技术领域
本发明总体涉及高压直流输电技术领域，更具体而言，涉及用于高压大容量模块化多电平换流器柔性直流输电***中的换流器阀基控制设备和对应的方法。
背景技术
柔性直流输电技术（HVDC Flexible）是以可关断器件、脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术和电压源型换流器为基础的新型直流输电技术。模块化多电平换流器（Module MultilevelConvertor，MMC）使用多电平的阶梯波来直接拟合正弦波，在高电压大容量的应用场合，可大大降低换流器的谐波含量和损耗，是目前柔性直流输电技术领域中最常采用的换流器拓扑结构。
MMC柔性直流输电技术是一种基于全控型器件IGBT的新型直流输电技术，其中的换流器由大量完全相同的子模块组成。在***运行过程中，换流器中的每个子模块都需要进行独立、实时、准确的控制和保护，这一点与基于晶闸管直接串联的常规高压直流输电有着本质地区别。
发明专利申请《一种模块化多电平柔性直流输电阀基控制设备》（申请号201110064078.4，申请日2011.03.16，以引用的方式将其全文并入本文）阐述了由中国电力科学研究院申请的适用于小容量的MMC柔性直流输电使用的阀基控制设备。但是这个发明不太适用于模块数目巨大的大容量MMC柔性直流输电技术和工程。因为在大容量MMC柔性直流输电工程中，模块数目巨大，有时单个桥臂有几百个独立的子模块，同一个桥臂的子模块很难实现在同一个控制单元中完成控制和保护。
因此，需要有新的发明来满足日益增长的大容量MMC柔性直流输电技术和工程对阀基控制设备的需求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法，其能够满足大容量MMC柔性直流输电的需求。
根据一个方面，提供了一种用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制设备，该模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，该换流器阀基控制设备包括以分层控制架构构造的如下部件：电流控制单元，用于实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；桥臂汇总控制单元，用于根据接收的每个子模块的状态以及从电流控制单元接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及桥臂分段控制单元，用于根据从桥臂汇总控制单元接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取每个子模块的状态并将其发送至桥臂汇总控制单元。
在优选实施例中，换流器阀基控制设备包括一套电流控制单元、六套桥臂汇总控制单元以及多个桥臂分段控制单元。
在优选实施例中，每个桥臂的控制由一个桥臂汇总控制单元和若干个桥臂分段控制单元实现，由桥臂分段控制单元完成换流器的子模块的控制和保护，由桥臂汇总控制单元完成桥臂的故障汇总和协调控制。
在优选实施例中，电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元都是双冗余设计。
在优选实施例中，电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元都热备份运行。
在优选实施例中，通过电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元对换流器阀基控制设备的状态的识别，根据主从状态，实现换流器阀基控制设备的冗余运行。
在优选实施例中，主备用***分别用光纤发送一频率信号进行状态标志。
根据另一方面，提供了一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***，包括如上所述的换流器阀基控制设备。
根据又一方面，提供了一种用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制方法，该模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，所述方法包括：实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；根据接收的每个子模块的状态以及接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及根据接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取并发送每个子模块的状态。
一个优点在于将MMC柔性直流输电换流器阀基控制设备按照不同的功能需求划分为3个层次的功能单元，将换流器阀基控制设备的各项功能分散到多个硬件设备中，以减轻单个硬件处理器的负荷。
另一优点在于通过此分层架构及各个单元的通信方式较好地解决了MMC柔性直流输电换流器在实际工况下海量数据实时通信问题。
另一优点在于总体上保证了换流器控制指令执行及故障上报信息的准确性和实时性。
另一优点在于通过供电双冗余的设计提高了设备运行可靠性和稳定性。本发明设计的柔性直流阀基控制设备实现双冗余配置，阀基控制设备为分层控制，通过对各层次的分层设计，实现了各层次之间的冗余。本发明设计的双冗余机制实现了双***的有效切换，不会造成双从，并在双主***下实现***的唯一出口，保证***的正常运行。本发明设计了一种用于检测***主从的判断机制，可有效保障***主备用状态的识别。通过频率信号的判断可有效避免***状态的判断错误。
本领域技术人员在阅读和理解以下详细描述的基础上将认识到本发明的更多优点。
附图说明
通过以下参考附图描述的示例性优选实施例，本发明的这些和其他方面将会显而易见并且得以阐明。在附图中：
图1是两端MMC柔性直流输电***的典型结构的示意图；
图2示出了MMC柔性直流输电***中的换流器的结构；
图3示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的结构；
图4示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的各单元之间的关系；
图5示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的双冗余***；以及
图6是根据本发明的一个实施例的用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明，但是该图示和描述应被视为是说明性和示例性的而非限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。权利要求中的任何附图标记不应被解读为限制其范围。
图1是两端MMC柔性直流输电***的典型结构的示意图。其中与两端交流***1连接的***两侧换流站均采用MMC换流器，换流站设备包含MMC换流器4、阀电抗器3、联结变压器2、直流接地装置5和直流电缆6。在背靠背式两端MMC-HVDC中，可以不包含直流电缆7。其中换流器4是其中最为核心的设备，由多个相同的换流器子模块级联而成。
图2示出了MMC柔性直流输电***中的换流器的结构。如图2所示，典型地，模块化多电平换流器由三相共六个桥臂组成。每个桥臂包含多个换流器子模块。
这种结构的主要优点是避免器件的直接串联，降低了主电路的设计难度，但是开关状态的增加使控制***复杂化。多个串联的子模块通过准确触发和关断实现***功能，需要相互独立的实时控制触发和关断；增加了阀基控制设备的触发控制及保护难度，同时对设备可靠性提出严峻挑战。因此，对于MMC***的阀基控制设备（ValveBasic Controller，VBC）来说，其***设计的合理性，运行机制的可靠性及功能实现的稳定性，是直接决定MMC***控制长期稳定可靠运行成败与否的关键所在。
阀基控制设备（VBC）在柔性直流输电控制***中处于承上启下的位置，在功能上是联系上层换流控制保护***（SCP）与底层开关器件控制的中间枢纽；相对于传统直流输电技术的阀基电子（VBE）技术，柔性直流输电技术的阀基控制技术更加强调对子模块的独立控制，包括子模块电容电压平衡控制、环流抑制以及综合评价保护研究等诸多策略与决策。主要实现调制、环流抑制控制、电压平衡控制、阀保护、监视及与外界的通信功能等。
图3示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的结构。如图3所示，本发明提出的柔性直流阀基控制设备包括以分层控制架构构造的如下部件：
电流控制单元，用于实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；
桥臂汇总控制单元，用于根据接收的每个子模块的状态以及从电流控制单元接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及
桥臂分段控制单元，用于根据从桥臂汇总控制单元接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取每个子模块的状态并将其发送至桥臂汇总控制单元。
通过分层分段控制策略，将控制信息逐渐分组，实现大容量MMC柔性直流输电换流器的谐调控制，保证交直流侧良好电气特性。
图4示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的各单元之间的关系。如图4所示，在一个实施例中，本发明的换流器阀基控制设备包括一套电流控制单元、六套桥臂汇总控制单元以及多个桥臂分段控制单元。
参考图3和图4，下面将详细描述每一功能单元的处理内容。
1）电流控制单元
电流控制单元桥臂电流平衡控制的目的是消除在***运行过程中桥臂间的环流震荡。电流平衡控制闭环输入量为桥臂子模块电容电压和与桥臂电流的实时值，经过电压、电流分层运算，得到的最终的输出结果为各个桥臂的实时参考电压的附加调整值。各个桥臂的实时参考电压的附加调整值与各个桥臂的实时参考电压作和所得的结果用来进行调制运算，调制运算的目的是将实时参考电压转换为需要桥臂实时投入的换流器子模块数量。具体做法是用各个桥臂的实时参考电压除以单个子模块电容电压值，所得的结果为桥臂实时投入的换流器子模块数量。各个桥臂的运算结果分别实时地发送到各桥臂的桥臂汇总控制单元。
2）桥臂汇总控制单元
桥臂汇总控制单元对上与电流控制单元通讯，对下与桥臂分段控制单元通讯，是整个阀基控制设备的中间环节，起到承上启下的作用。桥臂汇总控制单元实时接收电流控制单元下发的桥臂实时投入的换流器子模块数量，以及该桥臂各个桥臂分段控制单元所上发的该桥臂上各个换流器子模块的电容电压值及状态信息。通过以上接受到的信息，实时地对该桥臂每个桥臂分段控制单元所上报的电容电压值进行排序，根据排序结果结合该桥臂实时投入的换流器子模块数量，计算出该桥臂各个桥臂分段控制单元所需要实时投入的换流器子模块数量，然后实时地将运算结果发送给该桥臂各个桥臂分段控制单元。同时桥臂汇总控制单元负责向各个桥臂分段控制单元转发电流控制单元所下发的全局闭锁信息，负责向电流控制单元转发各个桥臂分段控制单元上报的故障跳闸请求信息；同时，承担桥臂保护策略功能的实现。
3）桥臂分段控制单元
桥臂分段控制单元主要功能是桥臂分段内换流器子模块电容电压平衡控制：根据桥臂汇总控制单元下发的投入电平数目，确定本桥臂分组要投入的模块，根据采集回的换流器子模块状态信息进行可否投入/切出分类汇总，对可进行投入或切出的换流器子模块电容电压大小进行排序，根据汇总控制单元下发的投入/切出数及实际电流方向，对不同的换流器子模块进行投切控制，确保所在分段的换流器子模块电容电压维持在一个合理的范围。同时，桥臂分段控制单元负责该桥臂分段的阀保护功能：根据换流器子模块回报的状态信息，进行故障判断，并根据故障等级进行相应的处理，并将故障信息及故障处理向桥臂汇总控制单元上传；同时，该单元承担阀级保护策略功能的实现。
大容量MMC柔性直流输电换流器的阀基控制设备的功能具体包括：
1)调制：需要将上层SCP发来的桥臂电压参考值根据实际电容电压值计算出最接近参考电压的子模块投入数；
2)电流平衡控制：加入环流控制算法，通过对桥臂电压进行修正从而抑制上下桥臂、相间、站间的环流；
3)电压平衡控制：根据投入电平数目，确定上下桥臂各自投入的模块，对采集回的子模块状态进行分类汇总，对可进行投入或切出的子模块电容电压大小进行判断，根据实际电流方向，对不同的子模块进行投切控制，确保子模块电容电压维持在一个合理的范围；
4)保护功能：根据子模块回报的状态信息，进行故障判断，并根据故障等级进行相应的处理，不发生误动作；根据桥臂光CT的桥臂电流信息，实现桥臂的过流保护等动作；
5)监测功能：类似传统直流的终端监控器（TerminalMonitor，TM）装置，对换流器的状态进行监视，如果有故障或者异常状态出现，以事件的形式上报后台进行处理；
6)通信功能：与上层SCP实现高级数据链路控制（High-levelData Link Control，HDLC）通信，与子模块控制板（Sub ModuleController，SMC）实现异步串行通信；GPS通信接口，光CT接口等。
7)自监视功能：各单元内部相互监视，完成***内部故障检测，发现故障，则根据故障程度切换***或者跳闸。
高压大容量柔性直流输电阀基控制设备的要求如下：
1)50微秒级以内的单位周期算法实现能力；
2)100微秒级以内的单位周期决策形成和执行能力；
3)2000路以上通道的信息采集及数据吞吐能力；
4)10微秒级以内的通道延时和100M以上的数据传输速率；
5)电磁兼容标准等级电磁干扰下1‰以内的传输误码率；
6)***内部传输及长期运行的高稳定性和高可靠性要求；
7)***容错能力和鲁棒性要求；
8)资源信息共享，冗余备份要求；
9)***可扩展性，灵活应对多种应用场合的要求。
图5示出了根据本发明的一个实施例的阀基控制设备的双冗余***。如图5所示，在一个实施例中，整个阀基控制设备采用全方位的双冗余热备用设计方式，从而保证阀基控制设备的高度可靠性。
电流控制单元、桥臂汇总控制单元和桥臂分段控制单元各自分为A***和B***，AB***分别与上级控制单元的AB***连接，通过主备用***之间的切换机制保证在当前单元A***有故障时，单元B***能够快速投入运行，而单元B***有故障时，单元A***也可以快速反应，投入运行。
通过阀基控制设备的各个单元对柔性直流输电***的状态的识别，根据主从状态，实现阀基控制设备的冗余运行。主备用***分别用光纤发送一频率信号进行状态标志。
第一层为桥臂电流控制单元，负责控制换流阀的桥臂电流，其上级和换流站控制保护（SCP）连接，下级和桥臂汇总控制单元连接，采用双冗余设计方案，桥臂电流控制单元分为桥臂电流控制单元A***和B***，其中桥臂电流控制单元A***、B***上级都和SCPA***、B***连接，桥臂电流控制单元A***、B***下级都和桥臂汇总控制单元A***、B***连接，构成一个完全双冗余***，桥臂电流控制单元A***和B***之间通过光纤通信连接。
第二层为桥臂汇总控制单元，负责控制换流器的换流器桥臂控制，其上级和桥臂电流控制单元连接，下级和桥臂分段控制单元连接，采用双冗余设计方案，桥臂汇总控制单元分为桥臂汇总控制单元A***和B***，其中桥臂汇总控制单元A***、B***上级都和桥臂电流控制单元A***、B***连接，桥臂电流控制单元A***、B***下级都和桥臂分段控制单元A***、B***连接，构成一个完全双冗余***，桥臂汇总控制单元A***和B***之间通过光纤通信连接。
双冗余主备用机制为：
1）正常状态下，A***和B***运行状态正常，则A***和B***保持各自的状态。其中先启动的***为主***，后启动的***为备用***。桥臂电流控制单元启动后检查本***的运行状态是否正常，保存本***状态，并检查对方***的状态。如果对方***正常，并且已经处于主***，本***正常，则本***处于备用状态，如果对方***异常，或者对方***无应答，则本***为主***。如果本***异常，无法为主***，则设置本***异常。
2）正常运行期间，如果主***发生异常，对方***正常，对方***则会检查到本***异常，本***主动切换为从***，对方***则转换为主***。
3）正常运行期间，如果主***发生异常，对方***也异常，则表示桥臂电流控制单元出现异常，需要请求跳闸。
4）如果A***和B***同时为主，两个***之间通过通信光纤进行信息交换，先请求将对方切换从***的***转换为主***，对方***切换为从***。如果A***和B***之间通信不正常，则出现双主***。
第三层为桥臂分段控制单元，负责和换流器连接，其上级和桥臂汇总控制单元连接，下级和换流器的桥臂连接，采用双冗余设计方案，桥臂分段控制单元分为A***和B***，其中桥臂分段控制单元A***、B***上级都和桥臂汇总单元A***、B***连接，桥臂分段控制单元A***、B***下级都和换流器桥臂连接，构成一个完全双冗余***，桥臂分段控制单元A***和B***之间通过光纤通信连接。
1）正常状态下，A***和B***运行状态正常，则A***和B***保持各自的状态。其中先启动的***为主***，后启动的***为备用***。桥臂电流控制单元启动后检查本***的运行状态是否正常，保存本***状态，并检查对方***的状态。如果对方***正常，并且已经处于主***，本***正常，则本***处于备用状态，如果对方***异常，或者对方***无应答，则本***为主***。如果本***异常，无法为主***，则设置本***异常。
2）正常运行期间，如果主***发生异常，对方***正常，对方***则会检查到本***异常，本***主动切换为从***，对方***则转换为主***。
3）正常运行期间，如果主***发生异常，对方***也异常，则表示桥臂电流控制单元出现异常，需要请求跳闸。
4）如果A***和B***同时为主，两个***之间通过通信光纤进行信息交换，先请求将对方切换从***的***转换为主***，对方***切换为从***。如果A***和B***之间通信不正常，则出现双主***。桥臂分段控制单元最终只有一个出口，双主中原先为主***信号将发送给换流器。
图6示出了根据本发明的用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制方法，该模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，所述方法包括以下步骤：
在610，实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；
在620，根据接收的每个子模块的状态以及接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；并且
在630，根据接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取并发送每个子模块的状态。
已经通过参考优选实施例描述了本发明。在阅读和理解前面的详细描述的基础上，其他人员可以进行修改和变化。本发明意在被解读为包括所有这些修改和变化，只要它们处于所附的权利要求及其等价物的范围内。

Claims (10)

1.一种用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制设备，该模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，该换流器阀基控制设备包括以分层控制架构构造的如下部件：
电流控制单元，用于实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；
桥臂汇总控制单元，用于根据接收的每个子模块的状态以及从电流控制单元接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及
桥臂分段控制单元，用于根据从桥臂汇总控制单元接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取每个子模块的状态并将其发送至桥臂汇总控制单元。
2.根据权利要求1所述的换流器阀基控制设备，其中：
换流器阀基控制设备包括一套电流控制单元、六套桥臂汇总控制单元以及多个桥臂分段控制单元。
3.根据权利要求2所述的换流器阀基控制设备，其中：
每个桥臂的控制由一个桥臂汇总控制单元和若干个桥臂分段控制单元实现，由桥臂分段控制单元完成换流器的子模块的控制和保护，由桥臂汇总控制单元完成桥臂的故障汇总和协调控制。
4.根据权利要求1所述的换流器阀基控制设备，其中：
电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元都是双冗余设计。
5.根据权利要求4所述的换流器阀基控制设备，其中：
电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元都热备份运行。
6.根据权利要求4所述的换流器阀基控制设备，其中：
通过电流控制单元、桥臂汇总控制单元以及桥臂分段控制单元对换流器阀基控制设备的状态的识别，根据主从状态，实现换流器阀基控制设备的冗余运行。
7.根据权利要求6所述的换流器阀基控制设备，其中：
主备用***分别用光纤发送一频率信号进行状态标志。
8.一种基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***，包括如权利要求1-7中任一项所述的换流器阀基控制设备。
9.一种用于基于模块化多电平换流器的柔性直流输电***中的换流器阀基控制方法，该模块化多电平换流器具有包括级联的多个子模块的桥臂，所述方法包括：
实现换流器的电流控制与实时桥臂子模块投入数量的产生并获取桥臂的电流方向，并且发送数量信息和电流方向信息；
根据接收的每个子模块的状态以及接收的数量信息和电流方向信息来确定需要投入或切出的子模块，并且发送确定结果；以及
根据接收的确定结果实现各个子模块的投入或切出，并且获取并发送每个子模块的状态。
10.根据权利要求9所述的换流器阀基控制方法，其中：
所述方法采用双冗余设计。
CN201310300217.XA 2013-07-15 2013-07-15 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法 Active CN103368197B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310300217.XA CN103368197B (zh) 2013-07-15 2013-07-15 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
EP14826983.0A EP3024109B1 (en) 2013-07-15 2014-07-11 Valve base control device and method for modular multi-level convertor
PCT/CN2014/082048 WO2015007186A1 (zh) 2013-07-15 2014-07-11 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310300217.XA CN103368197B (zh) 2013-07-15 2013-07-15 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103368197A true CN103368197A (zh) 2013-10-23
CN103368197B CN103368197B (zh) 2015-11-25

Family

ID=49368981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310300217.XA Active CN103368197B (zh) 2013-07-15 2013-07-15 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3024109B1 (zh)
CN (1) CN103368197B (zh)
WO (1) WO2015007186A1 (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104038060A (zh) * 2014-06-03 2014-09-10 中国科学院电工研究所 柔性直流输电***模块化多电平换流器均压方法
WO2015007186A1 (zh) * 2013-07-15 2015-01-22 国家电网公司 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
CN104467393A (zh) * 2015-01-04 2015-03-25 南京南瑞继保电气有限公司 一种防止子模块电容过电压的装置
CN104914746A (zh) * 2015-04-16 2015-09-16 北京荣信慧科科技有限公司 基于柔性直流输电的mmc换流阀控制装置及控制方法
WO2015135389A1 (zh) * 2014-03-12 2015-09-17 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构及方法
CN105204482A (zh) * 2015-10-31 2015-12-30 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制***的级联型通信架构
CN106471722A (zh) * 2014-05-12 2017-03-01 通用电器技术有限公司 链式链接变换器中的改进或与链式链接变换器有关的改进
CN106655146A (zh) * 2017-01-23 2017-05-10 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置***及方法
CN107040153A (zh) * 2016-02-03 2017-08-11 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN107623330A (zh) * 2017-08-29 2018-01-23 全球能源互联网研究院有限公司 一种阀基控制***的控制方法
CN107707105A (zh) * 2017-10-26 2018-02-16 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑及方法
CN108631436A (zh) * 2018-02-07 2018-10-09 许继电气股份有限公司 一种适用于直流输电的多重冗余控制***
CN110716467A (zh) * 2019-10-16 2020-01-21 南京南瑞继保电气有限公司 一种通信方法和控制***
CN111478353A (zh) * 2020-03-25 2020-07-31 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔性直流输电***的控制方法及装置
CN113036922A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 南京南瑞继保电气有限公司 模块化多电平换流器***的控制方法和装置
CN113572187A (zh) * 2020-10-20 2021-10-29 国网经济技术研究院有限公司 基于虚拟电容的高压直流连续换相失败抑制方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2731876T3 (es) 2014-10-23 2019-11-19 Singh Molecular Medicine Llc Anticuerpos de dominio sencillo contra antígenos intracelulares
CN104767178B (zh) * 2015-04-16 2018-01-09 北京荣信慧科科技有限公司 基于桥臂单元的保护控制***的保护控制方法
US9742225B2 (en) 2015-08-11 2017-08-22 Genesis Robotics Llp Electric machine
US10218285B2 (en) 2015-10-19 2019-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Medium voltage hybrid multilevel converter and method for controlling a medium voltage hybrid multilevel converter
WO2017082922A1 (en) 2015-11-13 2017-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Medium voltage transformerless multilevel converter and method for controlling a medium voltage transformerless multilevel converter
CN111490591B (zh) * 2019-01-28 2023-03-17 北京天诚同创电气有限公司 模块化风电变流器的上层控制器、控制***及控制方法
CN111799832B (zh) * 2020-07-14 2023-10-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 一种mmc-hvdc输电***的协调控制方法
CN112467729B (zh) * 2020-11-19 2022-11-01 西安西电电力***有限公司 一种海上风电***网侧故障穿越时子模块电压抑制策略
CN112865162B (zh) * 2021-01-15 2022-12-13 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 一种上位机与阀基控制电子设备之间的通信接口方法
CN113507205B (zh) * 2021-07-27 2022-11-11 华中科技大学 一种抑制mmc共模传导emi的控制方法、控制器及控制***
EP4258503A1 (en) * 2022-04-07 2023-10-11 General Electric Technology GmbH Improved determination of the current flow direction in a chain-link converter
CN114915188A (zh) * 2022-05-30 2022-08-16 广东电网有限责任公司广州供电局 一种垂直紧凑式换流阀阀塔

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100157633A1 (en) * 2007-05-14 2010-06-24 Abb Technology Ab Redundant current valve control in a high voltage power transmission system
CN103066567A (zh) * 2012-12-11 2013-04-24 国网智能电网研究院 一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法
CN103066805A (zh) * 2012-12-11 2013-04-24 国网智能电网研究院 一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法
CN103078400A (zh) * 2012-12-11 2013-05-01 国网智能电网研究院 适用于大容量mmc柔性直流输电***的桥臂汇总保护***
CN103107725A (zh) * 2013-02-06 2013-05-15 浙江大学 一种具有直流电压反向功能的多电平换流器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000002725A (ja) * 1998-06-18 2000-01-07 Fuji Electric Co Ltd インバータの入力電流検出方法
DE102004016062A1 (de) * 2004-03-30 2005-10-27 Bosch Rexroth Ag Verfahren zur Aufladung eines Gleichstromzwischenkreises
WO2012016592A1 (de) * 2010-08-05 2012-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur spannungssteuerung eines multilevel-umrichters und steueranordnung für einen multilevel-umrichter
CN102201670A (zh) * 2011-03-16 2011-09-28 中国电力科学研究院 基于极控***与阀基控制设备的冗余***及其实现方法
CN102299506B (zh) * 2011-08-24 2014-10-29 中国电力科学研究院 一种模块化多电平换流器的保护***及其保护方法
CN103036210B (zh) * 2012-12-12 2015-03-25 国网智能电网研究院 一种基于查表法的分层分段式电容平衡控制方法
CN103368197B (zh) * 2013-07-15 2015-11-25 国家电网公司 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100157633A1 (en) * 2007-05-14 2010-06-24 Abb Technology Ab Redundant current valve control in a high voltage power transmission system
CN103066567A (zh) * 2012-12-11 2013-04-24 国网智能电网研究院 一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法
CN103066805A (zh) * 2012-12-11 2013-04-24 国网智能电网研究院 一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法
CN103078400A (zh) * 2012-12-11 2013-05-01 国网智能电网研究院 适用于大容量mmc柔性直流输电***的桥臂汇总保护***
CN103107725A (zh) * 2013-02-06 2013-05-15 浙江大学 一种具有直流电压反向功能的多电平换流器

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015007186A1 (zh) * 2013-07-15 2015-01-22 国家电网公司 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
WO2015135389A1 (zh) * 2014-03-12 2015-09-17 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构及方法
CN106471722B (zh) * 2014-05-12 2020-09-15 通用电器技术有限公司 链式链接变换器中的改进或与链式链接变换器有关的改进
CN106471722A (zh) * 2014-05-12 2017-03-01 通用电器技术有限公司 链式链接变换器中的改进或与链式链接变换器有关的改进
CN104038060A (zh) * 2014-06-03 2014-09-10 中国科学院电工研究所 柔性直流输电***模块化多电平换流器均压方法
CN104038060B (zh) * 2014-06-03 2016-08-24 中国科学院电工研究所 柔性直流输电***模块化多电平换流器均压方法
CN104467393A (zh) * 2015-01-04 2015-03-25 南京南瑞继保电气有限公司 一种防止子模块电容过电压的装置
CN104914746A (zh) * 2015-04-16 2015-09-16 北京荣信慧科科技有限公司 基于柔性直流输电的mmc换流阀控制装置及控制方法
CN105204482B (zh) * 2015-10-31 2018-02-16 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制***的级联型通信架构
CN105204482A (zh) * 2015-10-31 2015-12-30 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制***的级联型通信架构
CN107040153A (zh) * 2016-02-03 2017-08-11 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN107040153B (zh) * 2016-02-03 2019-11-22 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN106655146A (zh) * 2017-01-23 2017-05-10 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置***及方法
CN106655146B (zh) * 2017-01-23 2019-09-17 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置***及方法
CN107623330B (zh) * 2017-08-29 2020-06-02 全球能源互联网研究院有限公司 一种阀基控制***的控制方法
CN107623330A (zh) * 2017-08-29 2018-01-23 全球能源互联网研究院有限公司 一种阀基控制***的控制方法
CN107707105A (zh) * 2017-10-26 2018-02-16 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑及方法
CN108631436A (zh) * 2018-02-07 2018-10-09 许继电气股份有限公司 一种适用于直流输电的多重冗余控制***
CN108631436B (zh) * 2018-02-07 2020-08-25 许继电气股份有限公司 一种适用于直流输电的多重冗余控制***
CN110716467A (zh) * 2019-10-16 2020-01-21 南京南瑞继保电气有限公司 一种通信方法和控制***
CN111478353A (zh) * 2020-03-25 2020-07-31 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔性直流输电***的控制方法及装置
CN113572187A (zh) * 2020-10-20 2021-10-29 国网经济技术研究院有限公司 基于虚拟电容的高压直流连续换相失败抑制方法
CN113572187B (zh) * 2020-10-20 2023-11-21 国网经济技术研究院有限公司 基于虚拟电容的高压直流连续换相失败抑制方法
CN113036922A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 南京南瑞继保电气有限公司 模块化多电平换流器***的控制方法和装置
CN113036922B (zh) * 2021-03-18 2022-07-22 南京南瑞继保电气有限公司 模块化多电平换流器***的控制方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3024109A4 (en) 2017-05-03
EP3024109A1 (en) 2016-05-25
WO2015007186A1 (zh) 2015-01-22
EP3024109B1 (en) 2019-02-13
CN103368197B (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103368197B (zh) 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
CN102868290B (zh) 全桥型mmc-hvdc子模块故障就地诊断与保护方法
CN102771038B (zh) 电力转换装置
CN102118019B (zh) 一种模块化多电平换流器子模块控制保护方法
CN205178856U (zh) 基于smc-vbc-vm的igbt换流阀阀控***
CN105375746A (zh) 基于smc-vbc-vm的igbt换流阀阀控***
CN103078400A (zh) 适用于大容量mmc柔性直流输电***的桥臂汇总保护***
CN209046537U (zh) 一种数据链冗余配置的柔性直流阀级控制器
CN107181274A (zh) 一种新能源接入柔性直流电网的方法
CN108233346A (zh) 一种柔性直流电网的多端协调控保***
CN103187724A (zh) 一种模块化多电平柔性直流输电***子模块冗余控制方法
CN103501017A (zh) 微电网稳定控制器
CN108418236A (zh) 一种柔性多状态开关交流故障穿越方法
CN104953571A (zh) 具有直流故障清除能力的模块化多电平换流器改进结构
CN105743360A (zh) 一种子模块分布式控制方法、装置和***
CN102122811A (zh) 数字化变电站电子式互感器双a/d采样的保护装置启动元件
Zhang et al. Reliability evaluation of modular multilevel converter based on Markov model
CN109873444B (zh) 一种两回直流输电***主控***及配置方法
CN108964151B (zh) 一种微电网网架结构设计方法及***
CN105488739A (zh) 一种基于回路、连接点的输变电***可靠性统计评价方法
Wang et al. Reliability analysis of converter valves for VSC-HVDC power transmission system
CN208078639U (zh) 一种柔性直流电网的多端协调控保***
CN107888057B (zh) 一种地铁能量回馈装置的主从控制***及其控制方法
CN107565521B (zh) 一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法
CN107069662B (zh) 一种柔性直流控制***双端无流跳闸的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Free format text: FORMER OWNER: INSTITUTE OF STATE GRID INTELLIGENT ELECTRIC GRIDS

Effective date: 20150506

Owner name: INSTITUTE OF STATE GRID INTELLIGENT ELECTRIC GRIDS

Free format text: FORMER OWNER: C-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING CO., LTD. STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Effective date: 20150506

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 102211 CHANGPING, BEIJING TO: 100031 XICHENG, BEIJING

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150506

Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing

Applicant after: State Grid Corporation of China

Applicant after: STATE GRID SMART GRID Research Institute

Applicant after: CHINA-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING Co.,Ltd.

Applicant after: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co.

Address before: 102211 Beijing city Changping District Xiaotangshan town big east village along the sand road No. 270

Applicant before: STATE GRID SMART GRID Research Institute

Applicant before: CHINA-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING Co.,Ltd.

Applicant before: State Grid Corporation of China

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing

Co-patentee after: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION Research Institute

Patentee after: State Grid Corporation of China

Co-patentee after: CHINA-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING Co.,Ltd.

Co-patentee after: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co.

Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing

Co-patentee before: STATE GRID SMART GRID Research Institute

Patentee before: State Grid Corporation of China

Co-patentee before: CHINA-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING Co.,Ltd.

Co-patentee before: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170605

Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing

Co-patentee after: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION Research Institute

Patentee after: State Grid Corporation of China

Co-patentee after: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co.

Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing

Co-patentee before: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION Research Institute

Patentee before: State Grid Corporation of China

Co-patentee before: CHINA-EPRI ELECTRIC POWER ENGINEERING Co.,Ltd.

Co-patentee before: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co.