CN110932538A - 适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 - Google Patents
适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110932538A CN110932538A CN201911243658.4A CN201911243658A CN110932538A CN 110932538 A CN110932538 A CN 110932538A CN 201911243658 A CN201911243658 A CN 201911243658A CN 110932538 A CN110932538 A CN 110932538A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mmc
- sub
- voltage
- lcc
- modules
- 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.)
- Pending
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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- 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
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
-
- 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)
Abstract
本发明公开了一种适用于LCC‑MMC混合级联直流输电***的停运控制方法,能够避停运过程中的过电压或过电流,并且保证电压和电流平稳快速下降为0,通过调节换流变压器变比、提高调制比、调制波中注入三次谐波来降低混合级联结构中MMC的子模块电容电压,能够将一部分能量回馈到交流电网中;在子模块电容放电阶段,本发明通过启动电阻和换流变压器阀侧的△绕组结构构成放电回路,无需额外接入放电电阻,放电原理简单可靠并且有效;由于本发明逆变侧LCC晶闸管的单向导通特性,因此在逆变侧MMC子模块电容放电阶段无需通过断开隔离开关的方式来隔离直流线路。
Description
技术领域
本发明属于电力***直流输电技术领域,具体涉及一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制方法。
背景技术
在我国,能源资源与负荷需求呈现逆向分布现状,因此远距离大容量高压直流输电技术(High Voltage Direct Current,HVDC)得到快速发展。基于电网换相换流器的高压直流输电(Line Commutated Converter based HVDC,LCC-HVDC)技术成熟,广泛应用于远距离大容量等高压直流输电场合,但其存在以下缺陷:①逆变站LCC在交流故障时容易发生换相失败,对交流***的强度要求高;②运行过程中消耗大量无功功率,需要装设滤波器和无功补偿设备,增加占地面积;③无法向无源网络供电。相比于LCC-HVDC,基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based HVDC,MMC-HVDC)技术因其模块化设计、不存在换相失败、可实现有功功率和无功功率解耦控制、无需无功补偿设备和可向无源网络供电等优点而受到青睐,然而MMC-HVDC存在建设成本高,在特高压等级缺乏工程经验等缺点。
目前有文献提出了整流侧采用LCC,逆变侧采用LCC-MMC混合级联换流站的直流输电拓扑方案,该方案的优势在于:①整流侧采用LCC,在线路直流故障时能够通过强制移相快速降低故障电流,具有直流故障处理能力;②逆变侧高压阀组采用LCC,比同容量同电压等级的MMC技术更成熟、造价更低,同时由于LCC晶闸管的单向导通性,在直流故障时能够阻断故障电流通路;③逆变侧MMC可以独立控制有功功率和无功功率,***所需无功补偿设备减少,具有较强的交流电压支撑能力,同时在逆变侧LCC换相失败期间***仍能保持一定的功率输送能力,减小交流故障期间受端***的功率缺额。
为了对直流输电***进行维护或检修而要求换流站退出运行的过程称为停运,停运过程中要求尽可能避免过电压或过电流,并且保证电压和电流平稳快速下降为0。对于MMC的停运,如果直接闭锁MMC,能量会长时间停留在子模块电容中无法得到释放,如果通过内部电阻放电会持续较长时间。因此,如何使得MMC停运过程中的子模块能量得到快速释放又不会造成过电压或过电流,是工程领域需要解决的问题。
目前国内外的研究中,已经有文献提出LCC-HVDC***的停运控制方式以及相关时序。有文献研究了MMC-HVDC的停运控制方式,是通过接入桥臂电阻来实现子模块电容的放电,需要额外接入较大的桥臂电阻,子模块能量均通过电阻消耗,经济性差;也有通过直流线路实现子模块电容的放电,但由于LCC的单向导电性显然不适用于本发明的LCC-MMC混合直流输电***;还有文献研究了LCC-MMC混合直流输电***(整流侧LCC,逆变侧MMC)的停运时序以及控制策略,但逆变侧采用的混合子模块MMC,且目前对于LCC-MMC混合级联直流输电***暂无相关停运控制方法研究。
发明内容
鉴于上述,本发明提供了一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制方法,能够避停运过程中的过电压或过电流,并且保证电压和电流平稳快速下降为0,可以通过启动电阻给逆变侧MMC子模块电容进行放电,无需额外接入放电电阻,由于逆变侧LCC晶闸管的单向导通特性,因此在逆变侧MMC子模块电容放电阶段无需通过断开隔离开关的方式来隔离直流线路。
一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制方法,所述输电***由整流侧换流站、直流线路和逆变侧换流站依次连接,所述逆变侧换流站由LCC(电网换相换流器)和MMC(模块化多电平换流器)混合级联构成,所述MMC为三相六桥臂结构,每一桥臂由N个子模块和一个电抗器串联组成,所述子模块采用半桥子模块,N为大于1的自然数;
所述逆变侧换流站LCC采用定直流电压控制,MMC采用定直流电压和定无功功率控制,两者分别接入不同的交流***;
整流侧换流站的交流侧依次通过换流变压器T1、交流断路器Sac1、交流母线L1连接到送端交流***S1;逆变侧换流站LCC的交流侧依次通过换流变压器T2、交流断路器Sac2、交流母线L2连接到受端交流***S2,MMC的交流侧依次通过启动电阻、换流变压器T3、交流断路器Sac3、交流母线L3连接到受端交流***S3,所述启动电阻带有并联开关。
所述停运控制方法包括如下步骤:
(1)在收到停运信号以后,首先将输电***的直流电流从额定值Idcrated线性减小到一定值Idcoff;
(2)将换流变压器T2的分接头逐档调节至最大变比处,将换流变压器T3的分接头也逐档调节至最大变比处;
(3)将MMC的调制比调高到1并在调制波中注入三次谐波,同时将MMC控制中的无功功率指令值线性下降到0;
(4)将输电***的直流电流从Idcoff线性下降至0,随后将整流侧换流站的触发角强制移相到120°,进一步降低整流侧换流站输出的有功功率;
(5)经过一段时间后,闭锁整流侧换流站以及逆变侧换流站的LCC和MMC,随后断开交流断路器Sac1、Sac2、Sac3;
(6)投入启动电阻,使MMC各子模块电容进入放电状态,待各子模块电容电压下降到一定值UcL后,闭锁所有子模块,通过子模块内部电阻自行泄放剩余能量,子模块电容电压从UcL下降到0,至此停运过程结束。
进一步地,所述步骤(1)中降低输电***直流电流即通过整流侧换流站控制器来改变直流电流指令值使其从额定值Idcrated线性下降至Idcoff来实现;
Idcoff=λIdcrated
其中:λ为电流指令值比例系数(约为10%)。
进一步地,所述步骤(2)中分接头位于换流变压器T2和T3的网侧,而阀侧绕组是固定的,通过将换流变压器T2和T3网侧分接头调到最大变比处,以降低逆变侧换流站LCC和MMC的直流出口处电压。
进一步地,所述步骤(3)中将无功功率指令值线性下降到0,是为了使得MMC与受端交流***之间不再有无功功率的交换;提高MMC调制比并在调制波中注入三次谐波,用于降低MMC的直流电压,使其直流电压下降为Udcoff;
其中:Uac3为交流母线L3的线电压有效值,T3max为换流变压器T3的最大变比。
进一步地,所述步骤(5)中闭锁整流侧换流站以及逆变侧换流站的LCC和MMC后,使得各换流站的有功功率下降为0,断开交流断路器Sac1、Sac2、Sac3,隔绝交直流***,使得输电***与送端和受端交流***之间不再进行功率交换。
进一步地,所述步骤(6)中投入启动电阻使MMC各子模块电容进入放电状态,直至子模块电容电压下降到一定值UcL,其表达式为:
UcL=(1+ε)Ucst
其中:Ucst为保证子模块中IGBT正常工作的最小导通电压,ε为比例系数(一般取ε=5%)。
进一步地,所述步骤(6)中使MMC各子模块电容进入放电状态,直至子模块电容电压下降到UcL的具体过程如下:
6.1将MMC上桥臂所有子模块从闭锁状态切换到旁通状态,对MMC每相上桥臂的子模块进行编号并分成若干组;
6.2对于A相上桥臂的第一组子模块,先将该组子模块从旁通状态切换到投入状态,打开并联开关利用启动电阻进行耗能,使得该组子模块的电容电压下降,待该组子模块电容电压均下降到UcL后,将该组子模块从投入状态切换到旁通状态;
6.3同样地依次对A相上桥臂的第二组、第三组直到最后一组子模块进行步骤6.2的处理,直到A相上桥臂所有子模块电容电压均下降到UcL;
6.4同样地依次对B相和C相进行步骤6.2~6.3的处理,待三相上桥臂子模块电容电压均下降到UcL后,将所有上桥臂子模块从旁通状态切换到闭锁状态;
6.5根据步骤6.1~6.4使MMC下桥臂的所有子模块电容电压均下降到UcL后,子模块电容通过子模块内部电阻自行泄放剩余能量,待子模块电容电压下降为0时,输电***停运过程结束。
进一步地,所述步骤6.1中对于MMC任一相上桥臂的子模块,按照电容电压从大到小的顺序进行编号1~N,按顺序选取k个子模块作为一组,除最后一组外每组子模块数量均为k,其中k满足:
其中:floor()为向下取整函数,Uac3为交流母线L3的线电压有效值,T3max为换流变压器T3的最大变比。
基于上述技术方案,本发明具有以下有益技术效果:
(1)针对LCC-MMC混合级联直流输电***,本发明提出了一种停运控制方法,能够避停运过程中的过电压或过电流,并且保证电压和电流平稳快速下降为0。
(2)本发明通过调节换流变压器变比、提高调制比m、调制波中注入三次谐波来降低混合级联结构中MMC的子模块电容电压,能够将一部分能量回馈到交流电网中。
(3)在子模块电容放电阶段,本发明通过启动电阻和换流变压器阀侧的△绕组结构构成放电回路,无需额外接入放电电阻,放电原理简单可靠并且有效。
(4)由于本发明逆变侧LCC晶闸管的单向导通特性,因此在逆变侧MMC子模块电容放电阶段无需通过断开隔离开关的方式来隔离直流线路。
附图说明
图1为LCC-MMC混合级联直流输电***的结构示意图。
图2为十二脉动桥式换流单元结构示意图。
图3为半桥子模块MMC的结构示意图。
图4为LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制流程示意图。
图5为逆变侧MMC子模块电容快速放电等效电路图。
图6(a)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中逆变侧LCC直流电压和逆变侧MMC直流电压的仿真曲线图。
图6(b)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中***直流电流的仿真曲线图。
图6(c)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中整流侧LCC触发角的仿真曲线图。
图7(a)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中A相上桥臂电容电压的仿真曲线图。
图7(b)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中B相上桥臂电容电压的仿真曲线图。
图7(c)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中C相上桥臂电容电压的仿真曲线图。
图7(d)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中A相下桥臂电容电压的仿真曲线图。
图7(e)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中B相下桥臂电容电压的仿真曲线图。
图7(f)为逆变侧MMC子模块电容放电过程中C相下桥臂电容电压的仿真曲线图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示,LCC-MMC混合级联直流输电***包含送端交流***连接的整流侧换流站、整流侧出口处平波电抗器、直流线路、逆变侧出口处平波电抗器、受端交流***连接的逆变侧换流站。整流侧换流站包括与交流***相连的交流断路器Sac1、换流变压器T1、电网换相换流器(LCC),同时母线Us1上安装有交流滤波器;逆变侧换流站包含高压阀组和低压阀组,高压阀组包括与交流***S2相连的交流断路器Sac2、换流变压器T2、电网换相换流器(LCC),同时母线Us2上安装有交流滤波器;低压阀组包括与交流***S3相连的交流断路器Sac3、换流变压器T3、启动电阻Rst、模块化多电平换流器(MMC)。逆变侧LCC和MMC采用级联的方式,其中高压阀组LCC直流侧正极通过平波电抗器与直流线路相连,负极与MMC相连;低压阀组MMC直流侧正极通过平波电抗器与逆变侧LCC相连,负极接地。
整流侧LCC采用定直流电流控制,逆变侧LCC采用定直流电压控制,附加以后备定关断角控制用来在交流电压跌落时降低换相失败发生的风险,逆变侧MMC采用定直流电压和定无功功率控制,逆变侧LCC和MMC分别接入不同的交流***。
如图2所示,十二脉动桥式换流单元由两个晶闸管六脉动桥构成,能够将三相交流电转化为直流电。整流侧LCC采用双十二脉动结构,即由两个十二脉动桥式换流单元级联构成,逆变侧LCC采用单十二脉动结构。
如图3所示,逆变侧换流站采用MMC三相六桥臂结构,每个桥臂由N个子模块和一个串联电抗器L0组成,同相的上下两个桥臂构成一个相单元。其中,uvj(j=a,b,c)为换流器阀侧j相交流电压,ivj为换流器阀侧j相交流电流,upj和unj为j相上桥臂和下桥臂的子模块输出电压,ipj和inj为j相上桥臂和下桥臂的桥臂电流,Idc为直流电流,Udc为输出直流电压。
每个子模块单元均为半桥子模块(HBSM)结构,一个半桥子模块由2个IGBT管G1、G2,反并联二极管D1、D2,输出电容C、内部电阻RC构成。其中,usm为子模块输出电压,uC为子模块电容电压,ism为子模块电流,内部电阻RC并联在电容C两端。
当G1导通G2关断,子模块为投入状态;当G1关断G2导通,子模块为旁通状态;当G1、G2都关断,子模块为闭锁状态。
如图4所示,LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制方法,具体步骤如下:
(1)在收到停运信号以后,调节整流侧LCC定直流电流控制器的直流电流指令值,使得直流电流从额定值Idcrated线性减小到另一值Idcoff,Idcrated和Idcoff满足:
Idcoff=λIdcrated
其中:λ为电流指令值比例系数,一般取值为0.1。直流电流的下降使得整流侧LCC输出有功功率下降,防止后续操作中由于直流线路能量盈余而出现过电压现象,为后续停运步骤做准备。
(2)逆变侧LCC逐档调节换流变压器T2分接头至最大变比处,逆变侧MMC逐档调节换流变压器T3分接头至最大变比处。一般而言,分接头位于换流变压器网侧,而阀侧绕组是固定的;分接头是机械开关,每一档变化量小,动作过程缓慢,不会因为交流电压突变而造成过电压或过电流;通过将换流变压器网侧分接头调到最大变比处,可以降低逆变侧LCC和MMC直流出口处电压。
(3)逆变侧MMC无功功率指令值线性下降到0,使得MMC交直流***之间不再有无功功率的交换。同时将提高调制比至1,在调制波中注入三次谐波,来降低直流电压。
调制比的定义为:
其中:Upm为交流阀侧相电压幅值,Udc为直流电压。
在交流电压不变的情况下,提高调制比能够一定程度上降低直流电压Udc;三次谐波注入是通过在调制波中叠加一个三次谐波分量来实现交流电压有效值的下降,从而间接降低逆变侧MMC的直流电压。
最终直流电压下降为Udcoff,其表达式为:
其中:Uac3为逆变侧MMC交流网侧线电压有效值,T3max为逆变侧MMC换流变压器最大变比。
(4)整流侧LCC通过定直流电流控制器将直流电流从Idcoff降至0,随后强制移相到120°,进一步降低整流侧输出的有功功率。
(5)经过一段时间后,闭锁整流侧LCC、逆变侧LCC、逆变侧MMC,使得交直流***之间将不再有有功功率的交换,有功功率下降为0,随后断开整流侧和逆变侧的交流断路器Sac1、Sac2、Sac3,隔绝交直流***,使得换流站的交直流***之间不再进行功率交换。
(6)逆变侧MMC投入启动电阻Rst,进入子模块电容电压放电状态,需要将子模块电压放电到UcL,其表达式为:
UcL=(1+ε)Ucst
其中:Ucst为子模块电容能够有足够能量来保证IGBT正常工作的最低触发电压;为了补偿子模块电阻以及放电回路杂散电阻上耗散的能量,子模块电容放电下限电压UcL需要略高于子模块最低触发电压Ucst,一般而言取ε=5%。
将子模块电容电压放电到UcL的具体过程如下:
①将逆变侧MMC中ABC三相每相上桥臂所有子模块从闭锁状态切换到旁通状态。
②将每相上桥臂子模块按照电容电压从大到小的顺序进行编号1~N,按顺序选取k个子模块作为一组,除最后一组外每组子模块数量均为k。
③对于A相上桥臂的每一组子模块,先将该组子模块从旁通状态切换到投入状态,通过交流侧启动电阻Rst耗能,使得该组子模块的电容电压下降。等到该组子模块电容电压下降到UcL后,将该组子模块从投入状态切换到旁通状态。
④同样地依次对A相上桥臂的第二组、第三组直到最后一组子模块进行步骤③的处理,直到A相上桥臂所有子模块电容电压均下降到UcL,并且从投入状态切换到旁通状态。
图5给出了三相下桥臂闭锁,B相和C相上桥臂旁通,A相上桥臂某一组子模块投入时的等效电路。从图中可以看出,该组子模块电容可以通过B相上桥臂、B相启动电阻、换流变压器、A相启动电阻构成放电回路(回路1),也可以通过C相上桥臂、C相启动电阻、换流变压器、A相启动电阻构成放电回路(回路2)。同时为了保证快速放电,尽量保证放电的子模块组不对下桥臂充电,因此投入子模块组的总电容电压不能超过每相下桥臂所有子模块的最低总电容电压,根据该约束条件可计算得到每组子模块数量k满足:
式中:floor(x)为向下取整函数,表示小于变量x的最大整数。
⑤同样地依次对B相和C相进行步骤③~步骤④的处理。
⑥等到三相上桥臂子模块电容电压均下降到UcL后,将所有上桥臂子模块从旁通状态切换到闭锁状态。
⑦将逆变侧MMC中ABC三相每相下桥臂所有子模块从闭锁状态切换到旁通状态,同样地依次对下桥臂ABC三相子模块电容电压进行步骤②~步骤⑥的放电处理。
逆变侧MMC所有子模块电容电压均已下降到UcL后,子模块电容通过内部电阻自行泄放剩余能量。由于内部并联电阻较大,因此子模块电容自由放电过程会持续较长时间,等到子模块电容电压下降为0时,***停运过程结束。
为了进一步验证该停运控制方法的有效性,根据如图1所示的LCC-MMC混合级联直流输电***,在电力***电磁暂态仿真软件PSCAD中搭建仿真模型,***参数如表1所示。
表1
图6(a)~图6(c)给出了直流电压、直流电流、触发角的响应曲线。直流输电***在t=1.0s时接受到停运信号,此时直流电流从6.25kA开始逐渐下降到0.625kA;t=2.0s时,逆变侧LCC通过调节换流变压器分接头至最大变比来降低直流电压,逆变侧MMC通过调节换流变压器分接头、提高调制比、调制波注入三次谐波来降低直流电压;到t=3.0s时,逆变侧MMC直流电压降低到280kV,此时调节整流侧LCC使得直流电流下降到0;当t=3.2s时,整流侧LCC强制移相,逆变侧LCC直流电压进一步下降;当t=3.5s时闭锁所有换流站,使得换流站交直流***之前不再有功率交换;当t=4.0s时逆变侧LCC直流电压已经下降到0,此时断开所有换流站的交流断路器;当t=4.5s时投入启动电阻Rst,进入逆变侧MMC子模块放电阶段。
图7(a)~图7(f)给出了子模块放电过程。根据公式计算得到每组放电子模块个数k=37,由于子模块个数N=100,因此每相每个桥臂将分为3组进行放电;从图中可得,依次由上桥臂的ABC三相、下桥臂的ABC三相顺序放电,子模块电压从2.8kV放电到1.05kV,随后子模块电容通过内部电阻自行泄放剩余能量,等到子模块电容电压下降为0时,***停运过程结束。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电***的停运控制方法,所述输电***由整流侧换流站、直流线路和逆变侧换流站依次连接,所述逆变侧换流站由LCC和MMC混合级联构成,所述MMC为三相六桥臂结构,每一桥臂由N个子模块和一个电抗器串联组成,所述子模块采用半桥子模块,N为大于1的自然数;
所述逆变侧换流站LCC采用定直流电压控制,MMC采用定直流电压和定无功功率控制,两者分别接入不同的交流***;
整流侧换流站的交流侧依次通过换流变压器T1、交流断路器Sac1、交流母线L1连接到送端交流***S1;逆变侧换流站LCC的交流侧依次通过换流变压器T2、交流断路器Sac2、交流母线L2连接到受端交流***S2,MMC的交流侧依次通过启动电阻、换流变压器T3、交流断路器Sac3、交流母线L3连接到受端交流***S3,所述启动电阻带有并联开关;
其特征在于,所述停运控制方法包括如下步骤:
(1)在收到停运信号以后,首先将输电***的直流电流从额定值Idcrated线性减小到一定值Idcoff;
(2)将换流变压器T2的分接头逐档调节至最大变比处,将换流变压器T3的分接头也逐档调节至最大变比处;
(3)将MMC的调制比调高到1并在调制波中注入三次谐波,同时将MMC控制中的无功功率指令值线性下降到0;
(4)将输电***的直流电流从Idcoff线性下降至0,随后将整流侧换流站的触发角强制移相到120°,进一步降低整流侧换流站输出的有功功率;
(5)经过一段时间后,闭锁整流侧换流站以及逆变侧换流站的LCC和MMC,随后断开交流断路器Sac1、Sac2、Sac3;
(6)投入启动电阻,使MMC各子模块电容进入放电状态,待各子模块电容电压下降到一定值UcL后,闭锁所有子模块,通过子模块内部电阻自行泄放剩余能量,子模块电容电压从UcL下降到0,至此停运过程结束。
2.根据权利要求1所述的停运控制方法,其特征在于:所述步骤(1)中降低输电***直流电流即通过整流侧换流站控制器来改变直流电流指令值使其从额定值Idcrated线性下降至Idcoff来实现;
Idcoff=λIdcrated
其中:λ为电流指令值比例系数。
3.根据权利要求1所述的停运控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中分接头位于换流变压器T2和T3的网侧,而阀侧绕组是固定的,通过将换流变压器T2和T3网侧分接头调到最大变比处,以降低逆变侧换流站LCC和MMC的直流出口处电压。
5.根据权利要求1所述的停运控制方法,其特征在于:所述步骤(5)中闭锁整流侧换流站以及逆变侧换流站的LCC和MMC后,使得各换流站的有功功率下降为0,断开交流断路器Sac1、Sac2、Sac3,隔绝交直流***,使得输电***与送端和受端交流***之间不再进行功率交换。
6.根据权利要求1所述的停运控制方法,其特征在于:所述步骤(6)中投入启动电阻使MMC各子模块电容进入放电状态,直至子模块电容电压下降到一定值UcL,其表达式为:
UcL=(1+ε)Ucst
其中:Ucst为保证子模块中IGBT正常工作的最小导通电压,ε为比例系数。
7.根据权利要求1所述的停运控制方法,其特征在于:所述步骤(6)中使MMC各子模块电容进入放电状态,直至子模块电容电压下降到UcL的具体过程如下:
6.1将MMC上桥臂所有子模块从闭锁状态切换到旁通状态,对MMC每相上桥臂的子模块进行编号并分成若干组;
6.2对于A相上桥臂的第一组子模块,先将该组子模块从旁通状态切换到投入状态,打开并联开关利用启动电阻进行耗能,使得该组子模块的电容电压下降,待该组子模块电容电压均下降到UcL后,将该组子模块从投入状态切换到旁通状态;
6.3同样地依次对A相上桥臂的第二组、第三组直到最后一组子模块进行步骤6.2的处理,直到A相上桥臂所有子模块电容电压均下降到UcL;
6.4同样地依次对B相和C相进行步骤6.2~6.3的处理,待三相上桥臂子模块电容电压均下降到UcL后,将所有上桥臂子模块从旁通状态切换到闭锁状态;
6.5根据步骤6.1~6.4使MMC下桥臂的所有子模块电容电压均下降到UcL后,子模块电容通过子模块内部电阻自行泄放剩余能量,待子模块电容电压下降为0时,输电***停运过程结束。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911243658.4A CN110932538A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911243658.4A CN110932538A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110932538A true CN110932538A (zh) | 2020-03-27 |
Family
ID=69858278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911243658.4A Pending CN110932538A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110932538A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111934330A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-13 | 华中科技大学 | 海上风电经柔直并网***交流故障下的主动能量控制方法 |
CN112165096A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-01 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 适用于lcc-mmc混合级联换流站的电压和容量匹配方法 |
CN114156929A (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 耗能装置的控制方法、***及电子设备 |
CN114362572A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 国网江苏省电力有限公司 | 一种交流短路故障下并联mmc最大暂时过电压的计算方法 |
WO2023193729A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种低频输电***停运方法及装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140247629A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Ge Eneygy Power Conversion Technology Limited | Converters |
CN104201709A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-12-10 | 浙江大学 | 一种混合型直流输电***的停运控制方法 |
CN104993509A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-10-21 | Abb技术有限公司 | 混合多端直流输电***及其逆变站和控制方法 |
CN107204626A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-09-26 | 电子科技大学 | 一种lcc‑mmc交错混合双极直流输电*** |
CN207559578U (zh) * | 2017-11-16 | 2018-06-29 | 华中科技大学 | 混合型mmc分层接入的混合直流输电***及故障穿越*** |
-
2019
- 2019-12-06 CN CN201911243658.4A patent/CN110932538A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140247629A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Ge Eneygy Power Conversion Technology Limited | Converters |
CN104201709A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-12-10 | 浙江大学 | 一种混合型直流输电***的停运控制方法 |
CN104993509A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-10-21 | Abb技术有限公司 | 混合多端直流输电***及其逆变站和控制方法 |
CN107204626A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-09-26 | 电子科技大学 | 一种lcc‑mmc交错混合双极直流输电*** |
CN207559578U (zh) * | 2017-11-16 | 2018-06-29 | 华中科技大学 | 混合型mmc分层接入的混合直流输电***及故障穿越*** |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张哲任等: "模块化多电平换流器型高压直流输电***停运控制策略研究", 《中国电机工程学报》 * |
徐政等: "LCC-MCC混合级联型直流输电***受端接线和控制方式", 《电力建设》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111934330A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-13 | 华中科技大学 | 海上风电经柔直并网***交流故障下的主动能量控制方法 |
CN111934330B (zh) * | 2020-08-24 | 2021-10-08 | 华中科技大学 | 海上风电经柔直并网***交流故障下的主动能量控制方法 |
CN114156929A (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 耗能装置的控制方法、***及电子设备 |
CN114156929B (zh) * | 2020-09-07 | 2024-04-09 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 耗能装置的控制方法、***及电子设备 |
CN112165096A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-01 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 适用于lcc-mmc混合级联换流站的电压和容量匹配方法 |
CN114362572A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 国网江苏省电力有限公司 | 一种交流短路故障下并联mmc最大暂时过电压的计算方法 |
CN114362572B (zh) * | 2022-01-13 | 2024-02-09 | 国网江苏省电力有限公司 | 交流短路故障下并联mmc最大暂时过电压的计算方法 |
WO2023193729A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种低频输电***停运方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang | Medium-voltage solid-state transformer: Technology for a smarter and resilient grid | |
CN110932538A (zh) | 适用于lcc-mmc混合级联直流输电***的停运控制方法 | |
WO2017152720A1 (zh) | 一种混合直流输电***控制方法及装置 | |
CN104201709B (zh) | 一种混合型直流输电***的停运控制方法 | |
CN111525826B (zh) | 一种模块化电容换相换流器和方法 | |
CN104852583A (zh) | 一种用于中低压直流配电的高频链多电平直流变压器 | |
WO2020169018A1 (zh) | 一种多直流端口换流器及控制方法 | |
Guo et al. | Characteristics and performance of Xiamen VSC-HVDC transmission demonstration project | |
Guo et al. | An overview of series-connected power electronic converter with function extension strategies in the context of high-penetration of power electronics and renewables | |
CN108306324B (zh) | 模块化集中式储能*** | |
Kadandani et al. | Solid state transformer: An overview of circuit configurations and applications | |
CN110137977B (zh) | 换流站串联调节***及控制方法 | |
CN107910877A (zh) | 一种送端换流站高功率波动时并联电容器投切控制方法 | |
CN113428028A (zh) | 多交流电源端口多直流母线的电动汽车充电站 | |
CN103633652A (zh) | 分区电网互联***和方法 | |
CN204578373U (zh) | 一种用于中低压直流配电的高频链多电平直流变压器 | |
Tong et al. | Flexible substation and its control for AC and DC hybrid power distribution | |
CN115224739A (zh) | 一种新能源孤岛电网经柔性直流架空线送出*** | |
CN111884246B (zh) | 一种分层混联直流输电***的直流故障清除方法 | |
Xu et al. | A three-phase integrated power electronic transformer with the capability of DC fault clearance | |
CN211127141U (zh) | 一种混合补偿器 | |
Ismail et al. | A review of recent HVDC tapping topologies | |
CN113422369A (zh) | 故障柔性消弧与电能质量调控复合***的优化运行与控制方法 | |
CN211127149U (zh) | 一种串并联补偿器 | |
CN101494382B (zh) | 一种大容量静止无功发生装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200327 |