CN105391293A - 一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，各换流站直流侧极连接，各换流站交流断路器断开，各换流站子模块闭锁；闭合一端有源站的交流断路器，电源通过启动电阻给该有源站及其余换流站不控充电；不控充电完成后，旁路有源站启动电阻，解锁其余换流站，进行受控充电至功率模块额定电压；闭锁其余换流站，同时有源站充电的换流站解锁并启动带斜率控制的直流电压控制，直至功率模块充电至额定电压；其余换流站解锁，再次进入受控阶段后，进行并网及切换控制策略至正常运行时策略，提升功率，换流器正常运行；本发明保证功率模块在启动过程中的电压一致性，避免功率模块电容电压不均匀引起的启动失败及保护闭锁。

Description

一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法
技术领域
本发明涉及柔性直流输电领域，具体涉及一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法。
背景技术
模块化多电平换流器(MMC)是目前国际上发展较为迅速的一种柔性直流输电拓扑结构，换流器在启动前，其核心单元子模块处于未带电状态，为使子模块能够达到其工作时的额定电压，并且减少子模块充电期间对电网及一次设备的冲击，一种合理有效的模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法是必不可少的。
中国专利申请号：201210462977公开了一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，重点介绍了一种模块化多电平换流器的子模块均压控制方法，主要是对单个换流器的启动进行了说明，并未对双端或多端模块化多电平换流器间的启动时序及控制方法进行说明。
中国申请号：201510216572公开了一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法介绍了一种模块化多电平多端柔性直流输电换流器的启动试验方法，该专利在站控方式为定直流电压的换流站交、直流电压稳定后，该站投入闭环均压充电方法，并由该定直流电压的换流站启动带斜率控制的直流电压控制，限定了直流电压提升阶段的由定直流电压的换流站进行控制，并且若站控方式为定直流电压的换流站由直流侧进行充电而未建立交流侧电压，便不再满足该启动方法，上述方法存在局限性。
现有的换流器启动方法，对于直流侧充电的换流站，在第一次解锁受控充电时只是通过将功率模块数量逐渐减少至正常工作时的数量的方式进行功率模块的充电，未考虑通过进一步减少投入的功率模块数量使功率模块电压充电至额定工作电压，电压一致性差，功率模块电容电压不均匀，易引起的启动失败及保护闭锁。
发明内容
为解决上述的问题和缺陷，本发明的目的是提供一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，在远端换流站解锁时，通过减少功率模块投入数量使其余站的功率模块一次性充电至额定工作电压，同时解决换流器启动过程中的过冲，功率模块电压分散问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，在远端换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，一次性将其余站的功率模块充电至额定工作电压；
具体步骤如下：
A、各换流站直流侧极连接，各换流站交流断路器断开，各换流站子模块闭锁；
B、闭合一端有源站的交流断路器，电源通过启动电阻给该有源站及其余换流站不控充电，当其余换流站与有源站充电的换流站的单桥臂中功率模块数量一致时，通过有源站充电的换流站功率模块为其余换流站功率模块电压的2倍；
C、检测换流站直流电压或各换流站子模块电压，当直流电压或各换流站子模块电压达到设定值时，旁路有源充电换流站的启动电阻，保持有源站充电的换流站子模块闭锁，其余换流站解锁；
D、其余换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，直至其余站的功率模块均达到额定工作电压；
E、闭锁其余换流站，同时有源站充电的换流站解锁并启动带斜率控制的直流电压控制，直至功率模块充电至额定电压；
F、若有源站充电的换流站功率模块至额定电压，解锁其余换流站功率模块；
G、其余换流站启动交流电压控制，待交流电压满足并网要求后，闭合其余站交流断路器；
H、切换控制策略，启动正常运行时控制策略；启动过程结束，
I、提升功率，换流器进入正常运行。
进一步，上述步骤D中，通过控制减少功率模块数量的速率，减小其余站功率模块充电过程中的电流峰值。
进一步，上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较短，在零点几秒内完成有源站直流电压的建立，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压在额定工作电压基本保持不变，其余换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucref，其中Udc为直流电压，Ucref为功率模块额定电压；
进一步，在上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较长，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压经通过并联的电阻放电，其直流电压将有所下降，其余每个换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucave，并逐渐增加至正常工作时的功率模块数量，其中Udc为直流电压，Ucave为每个换流站功率模块电压的测量平均值。
本发明的方法可用于双端或多端模块化多电平换流器的启动，用以解决充电过程中解锁会产生较大冲击电流的问题；投入的功率模块均压策略可使充电过程中各模块的电压保持一致性，解决有源端换流器不控充电时其余换流器功率模块电容电压太低，易引起功率模块电压发散的问题；可以保证功率模块在启动过程中的电压一致性，避免功率模块电容电压不均匀引起的启动失败及保护闭锁。
额定直流电压的建立是通过有源站启动直流电压控制，不限定为正常运行时的站控策略为直流电压控制的换流站，通过步骤H的控制策略切换的方法来实现正常运行时的站控策略，增加了启动方法的适用性。
通过先将功率模块电压充电至额定工作电压，闭锁其余站后再解锁有源站提升直流电压，可以在有源站提升直流电压阶段，隔离有源站及其余换流站的功率流动，快速提升直流电压的同时不会出现直流电流的流动及过流。
进一步的，通过控制减少功率模块数量的速率，可以有效的减小其余站功率模块充电过程中的电流峰值。
附图说明
图1为本发明实施的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步说明。
参考图1，本发明模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，在远端换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，一次性将其余站的功率模块充电至额定工作电压。
具体包括步骤如下：
A、各换流站直流侧极连接，各换流站交流断路器断开，各换流站子模块闭锁；
B、闭合一端有源站的交流断路器，电源通过启动电阻给该有源站及其余换流站不控充电，当其余换流站与有源站充电的换流站的单桥臂中功率模块数量一致时，通过有源站充电的换流站功率模块为其余换流站功率模块电压的2倍；
C、检测换流站直流电压或各换流站子模块电压，当直流电压或各换流站子模块达到设定值时，旁路有源充电换流站的启动电阻，保持有源站充电的换流站子模块闭锁，其余换流站解锁；
D、其余换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，直至其余站的功率模块均达到额定工作电压；
进一步的，上述步骤D中，通过控制减少功率模块数量的速率，可以有效的减小其余站功率模块充电过程中的电流峰值；
进一步的，投入的功率模块均压策略可使充电过程中各模块的电压保持一致性，解决功率模块电压低时的引起的功率模块电压发散问题；
E、闭锁其余换流站，同时有源站充电的换流站解锁并启动带斜率控制的直流电压控制，直至功率模块充电至额定电压；
进一步的，上述步骤E中，在经过步骤D的充电其余站的功率模块已经充电至额定工作电压并且闭锁，此时再解锁有源站并启动带斜率控制的直流电压控制，有源站与其余换流站之间将没有功率流动，有助于有源站直流电压的快速提升，同时其功率提升阶段的电流也不会太大。
F、若有源站充电的换流站功率模块至额定电压，解锁其余换流站功率模块。
进一步的，在上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较短，如在零点几秒内便完成有源站直流电压的建立，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压在额定工作电压基本保持不变，其余换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucref，其中Udc为直流电压，Ucref为功率模块额定电压；
进一步的，在上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较长，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压经通过并联的电阻放电，其直流电压将有所下降，其余每个换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucave，并逐渐增加至正常工作时的功率模块数量，其中Udc为直流电压，Ucave为每个换流站功率模块电压的测量平均值；
G、其余换流站启动交流电压控制，待交流电压满足并网要求后，合其余站交流断路器；
H、切换控制策略，启动正常运行时控制策略；启动过程结束，
I、提升功率，换流器进入正常运行。

Claims (4)

1.一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，其特征在于：在远端换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，一次性将其余站的功率模块充电至额定工作电压；
具体步骤如下：
A、各换流站直流侧极连接，各换流站交流断路器断开，各换流站子模块闭锁；
B、闭合一端有源站的交流断路器，电源通过启动电阻给该有源站及其余换流站不控充电，当其余换流站与有源站充电的换流站的单桥臂中功率模块数量一致时，通过有源站充电的换流站功率模块为其余换流站功率模块电压的2倍；
C、检测换流站直流电压或各换流站子模块电压，当直流电压或各换流站子模块电压达到设定值时，旁路有源充电换流站的启动电阻，保持有源站充电的换流站子模块闭锁，其余换流站解锁；
D、其余换流站解锁时，控制投入桥臂中所有的功率模块，通过逐渐减少功率模块投入数量的方式给功率模块充电，并投入功率模块均压控制，直至其余站的功率模块均达到额定工作电压；
E、闭锁其余换流站，同时有源站充电的换流站解锁并启动带斜率控制的直流电压控制，直至功率模块充电至额定电压；
F、若有源站充电的换流站功率模块至额定电压，解锁其余换流站功率模块；
G、其余换流站启动交流电压控制，待交流电压满足并网要求后，闭合其余站交流断路器；
H、切换控制策略，启动正常运行时控制策略；启动过程结束，
I、提升功率，换流器进入正常运行。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，其特征在于：上述步骤D中，通过控制减少功率模块数量的速率，可减小其余站功率模块充电过程中的电流峰值。
3.根据权利要求1所述的模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，其特征在于：上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较短，在零点几秒内完成有源站直流电压的建立，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压在额定工作电压基本保持不变，其余换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucref，其中Udc为直流电压，Ucref为功率模块额定电压。
4.根据权利要求1所述的模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法，其特征在于：在上述步骤F中，若步骤E中有源站功率模块电压提升至额定电压的时间较长，此时其余换流站的功率模块直流电容的电压经通过并联的电阻放电，其直流电压将有所下降，其余每个换流站在解锁时每个桥臂投入的功率模块数为N＝Udc/Ucave，并逐渐增加至正常工作时的功率模块数量，其中Udc为直流电压，Ucave为每个换流站功率模块电压的测量平均值。
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