一种电力电子换流器的启动方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电力电子换流器的启动方法及系统，其中，所述方法包括：当换流器的直流侧连接有源系统时，从所述直流侧启动换流器；当换流器的交流侧连接有源系统时，从所述交流侧启动换流器；当换流器的交流侧和直流侧均连接有源系统时，从所述直流侧或交流侧启动所述换流器。本发明专利技术可以实现电力电子换流器启动时的平稳预充电。动时的平稳预充电。动时的平稳预充电。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子换流器的启动方法及系统


[0001]本专利技术属于直流输电系统
，特别涉及一种电力电子换流器的启动方法及系统。

技术介绍

[0002]电力电子化是新型电力系统的主要特征，电力电子换流器是新型电力系统的核心装备。高压大容量是电力电子换流器的发展方向。现有高压大容量电力电子换流器主要基于模块化多电平换流器(Modu l ar
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Mu l t i l eve l
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Converter,MMC)。MMC从2001年提出，至今已有较多的实践。国内外多个工程基于MMC拓扑开展，并投运，证明了MMC的可行性。然而，至今，MMC并未能够市场化广泛应用，究其原因，仍然是成本高昂。MMC由大量的模块构成，模块含有功率半导体开关器件、电容器等价格高昂的元器件，导致MMC的成本远高于传统电力系统中的各种设备。因此，也直接影响了新型电力系统的推广和应用。
[0003]现有预充电技术方案仅能针对MMC换流器拓扑使用，而对于新型的电力电子换流器拓扑，其拓扑结构与MMC存在差异，现有的针对MMC换流器的预充电技术方案无法应用。
[0004]因此，需要设计一种电力电子换流器的启动方法及系统，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种电力电子换流器的启动方法，其中，所述方法包括：
[0006]当换流器的直流侧连接有源系统时，从所述直流侧启动换流器；
[0007]当换流器的交流侧连接有源系统时，从所述交流侧启动换流器；
[0008]当换流器的交流侧和直流侧均连接有源系统时，从所述直流侧或交流侧启动所述换流器。
[0009]进一步地，所述换流器的直流侧设有预充电电路，所述换流器的交流侧设有开关S3；或，
[0010]所述换流器的交流侧设有预充电电路，所述换流器的直流侧设有开关S3；或，
[0011]所述换流器的直流侧和交流侧设有预充电电路，所述换流器的直流侧和交流侧设有开关S3；
[0012]其中，
[0013]所述预充电电路包括开关S1、开关S2以及预充电电阻R，其中，所述开关S1的一端连接在预充电电阻R的一端，所述开关S2的一端连接在开关S1的另一端，所述开关S2的另一端连接在预充电电阻R的另一端。
[0014]进一步地，所述换流器包括并联的开关电容阀以及新型开关阀，所述新型开关阀用于实现交、直流之间的变换；所述开关电容阀用于实现换流器的软开关，其中，
[0015]所述开关电容阀包括串联的多个开关电容模块；
[0016]所述新型开关阀包括两相并联的桥臂，每相桥臂均包括多个串联的功率开关器件
模块。
[0017]进一步地，其中，所述功率开关器件模块包括功率开关器件T1、二极管D1均压电容C1和耗能元件H1，所述二极管D1的阳极连接在功率开关器件T1的阳极，所述均压电容C1的一端与二极管D1的阴极连接，所述均压电容C1的另一端与功率开关器件T1的阴极连接，所述耗能元件H1的一端与均压电容C1的一端连接，所述耗能元件H1的另一端与均压电容C1的另一端连接，所述功率开关器件T1上反并联有二极管D2。
[0018]进一步地，从所述直流侧启动换流器，包括：
[0019]换流器闭锁，断开开关S2和开关S3，闭合开关S1；
[0020]控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2；
[0021]控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4；
[0022]闭锁整个换流器，断开开关S1，闭合开关S2和S3，以达到启动完成。
[0023]进一步地，控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2，包括：
[0024]开始投入排序均压控制，直至所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr1，旁路N0个开关电容模块，待开关电容模块电压达到k*Udc/(N1
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NA)后，再旁路N0个开关电容模块；
[0025]重复上述过程，直到所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2，其中，
[0026]Usmr l＝k*Udc/N1；
[0027]其中，Udc为直流母线电压，N1为开关电容模块的数量，0＜k≤100％
[0028]，NA表示已旁路的开关电容模块数量。
[0029]进一步地，控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4，包括：
[0030]开始投入排序均压控制，直至所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr3，旁路dN2个功率开关器件模块，待功率开关器件模块电压达到k*Udc/(N2
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NB)后，再旁路dN2个功率开关器件模块；
[0031]重复上述过程，直到所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4；
[0032]其中，Usmr3＝k*Udc/N2；
[0033]其中，Udc为直流母线电压，N2为一相桥臂的功率开关器件模块的数量，0＜k≤100％，NB表示已旁路的开关电容模块数量。
[0034]进一步地，从所述交流侧启动换流器，包括：
[0035]换流器闭锁，断开开关S2，闭合开关S1；
[0036]控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2；
[0037]控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4；
[0038]闭锁整个换流器，断开开关S1，闭合开关S2和S3，以达到启动完成。
[0039]进一步地，控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2，包括：
[0040]开始投入排序均压控制，直至所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr1，旁路N0个开关电容模块，待开关电容模块电压达到k*Uac/N1后，再旁路N0个开关电容模块；
[0041]重复上述过程，直到所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2。
[0042]其中，Usmr1＝k*Uac/N1；
[0043]其中，Uac为交流侧相电压峰值，N1为开关电容模块的数量，0＜k≤100％。
[0044]进一步地，控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4，包括：
[0045]开始投入排序均压控制，直至所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr3，旁路dN2个功率开关器件模块，待功率开关器件模块电压达到2*k*Uac/N2后，再旁路dN2个功率开关器件模块；
[0046]重复上述过程，直到所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4；
[0047]其中，Usmr3＝2*k*Uac/N2；
[0048]其中，Uac为交流侧相电压峰值，N2为一相桥臂的功率开关器件模块的数量，0＜k≤100％。
[0049]进一步地，所述耗能元件H1为取能电源、第一耗能电阻以及可投切的耗能电阻中的任意一种或组合，其中，可投切的耗能电阻包含为第二耗能电阻以及与第二耗能电阻串本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子换流器的启动方法，其中，所述方法包括：当换流器的直流侧连接有源系统时，从所述直流侧启动换流器；当换流器的交流侧连接有源系统时，从所述交流侧启动换流器；当换流器的交流侧和直流侧均连接有源系统时，从所述直流侧或交流侧启动所述换流器。2.根据权利要求1所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，所述换流器的直流侧设有预充电电路，所述换流器的交流侧设有开关S3；或，所述换流器的交流侧设有预充电电路，所述换流器的直流侧设有开关S3；或，所述换流器的直流侧和交流侧设有预充电电路，所述换流器的直流侧和交流侧设有开关S3；其中，所述预充电电路包括开关S1、开关S2以及预充电电阻R，其中，所述开关S1的一端连接在预充电电阻R的一端，所述开关S2的一端连接在开关S1的另一端，所述开关S2的另一端连接在预充电电阻R的另一端。3.根据权利要求2所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，所述换流器包括并联的开关电容阀以及新型开关阀，所述新型开关阀用于实现交、直流之间的变换；所述开关电容阀用于实现换流器的软开关，其中，所述开关电容阀包括串联的多个开关电容模块；所述新型开关阀包括两相并联的桥臂，每相桥臂均包括多个串联的功率开关器件模块。4.根据权利要求3所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，其中，所述功率开关器件模块包括功率开关器件T1、二极管D1均压电容C1和耗能元件H1，所述二极管D1的阳极连接在功率开关器件T1的阳极，所述均压电容C1的一端与二极管D1的阴极连接，所述均压电容C1的另一端与功率开关器件T1的阴极连接，所述耗能元件H1的一端与均压电容C1的一端连接，所述耗能元件H1的另一端与均压电容C1的另一端连接，所述功率开关器件T1上反并联有二极管D2。5.根据权利要求4所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，从所述直流侧启动换流器，包括：换流器闭锁，断开开关S2和开关S3，闭合开关S1；控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2；控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4；闭锁整个换流器，断开开关S1，闭合开关S2和S3，以达到启动完成。6.根据权利要求5所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，控制所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2，包括：开始投入排序均压控制，直至所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr1，旁路N0个开关电容模块，待开关电容模块电压达到k*Udc/(N1
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NA)后，再旁路N0个开关电容模块；重复上述过程，直到所有开关电容模块电压达到预充电目标值Usmr2，其中，Usmrl＝k*Udc/N1；其中，Udc为直流母线电压，N1为开关电容模块的数量，0＜k≤100％，NA表示已旁路的
开关电容模块数量。7.根据权利要求5所述的一种电力电子换流器的启动方法，其中，控制所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr4，包括：开始投入排序均压控制，直至所有功率开关器件模块电压达到预充电目标值Usmr3，旁路dN2个功率开关器件模块，待功率开关器件模块电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪垠，赵彪，白睿航，屈鲁，余占清，曾嵘，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：