控制混合型制造技术

本发明专利技术公开了一种控制混合型

【技术实现步骤摘要】
控制混合型MMC子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法


[0001]本专利技术属于柔性直流输配电
，具体涉及一种控制混合型模块化多电平换流器
(modular multilevel converter,MMC)
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法
。

技术介绍

[0002]柔性直流输电技术因其灵活性较好而在新能源接入电力系统方面具有明显优势
。
直流短路故障电流清除是限制柔性直流输电技术发展的关键问题
。
柔性直流输电系统中所采用的基于半桥型子模块的模块化多电平换流器
(modular multilevel converter,MMC)
即使闭锁所有子模块也无法阻止交流电网继续向直流侧馈入短路电流
。
由半桥子模块和改进型子模块
(
能够提供反电势的子模块，如全桥子模块
)
组成的混合型
MMC
则能够利用闭锁的改进型子模块在直流故障电流路径中提供反电势来清除直流故障电流，因而得到广泛关注，其中由全桥子模块和半桥子模块组成的混合型
MMC
已经在昆柳龙直流工程中得到应用
。
[0003]在混合型
MMC
的常规直流短路故障电流清除方案中，当检测到直流侧发生短路故障后，所有子模块同时闭锁
。
在这种情况下，各桥臂电压不受控，交流电流会快速变化，从而导致直流故障电流集中在少数桥臂中，造成桥臂电流应力增大和改进型子模块过电压，并会威胁换流器安全
。
目前，混合型
MMC
在闭锁子模块清除直流短路故障电流过程中的桥臂过电流和改进型子模块过电压问题仍然缺乏妥善的解决方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法
。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案为：一种控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一
、
测量交流三相电压，确定最高相电压和最小相电压；
[0007]步骤二
、
根据交流电压
、
直流电压
、
桥臂电流和直流电流计算各桥臂需要改进型子模块提供的电压，所述改进型子模块是指混合型模块化多电平换流器中提供反电势的子模块；
[0008]步骤三
、
根据各桥臂改进型子模块需要提供的电压和改进型子模块额定电压，计算各桥臂内闭锁的改进型子模块的数量；
[0009]步骤四
、
根据各桥臂需要闭锁的改进型子模块数量和改进型子模块的实际电压确定闭锁的改进型子模块
。
[0010]优选地，在步骤二中，当桥臂电流大于等于零时，该桥臂的改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
，其中，
V
dc
为换流器额定直流电压
。
[0011]优选地，在步骤二中，当直流电流小于等于
IGBT
的额定电流时，该桥臂的改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
。
[0012]优选地，在步骤二中，当桥臂电流大于零且直流电流大于
IGBT
的额定电流时，
a
相
上桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
+u
a
‑
u
max
，
b
相上桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
+u
b
‑
u
max
，
c
相上桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
+u
c
‑
u
max
，
a
相下桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
‑
u
a
+u
min
，
b
相下桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
‑
u
b
+u
min
，
c
相下桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
‑
u
c
+u
min
，若以上计算所得桥臂电压小于0，则桥臂电压记为
0。
[0013]优选地，在步骤三中，每个桥臂闭锁的改进型子模块的数量
n
等于桥臂电压
V
arm
除以子模块额定电压
V
SM
：
n
＝
V
arm
/V
SM
。
[0014]优选地，在步骤四中，闭锁桥臂内电容电压较低的
n
个改进型子模块，其余改进型子模块旁路，所有半桥子模块闭锁
[0015]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术通过减小部分桥臂电压，限制了子模块闭锁后交流电流的变化，使得各桥臂的电流和改进型子模块电压更加均衡，差异更小，从而有效缓解了桥臂电流过大和改进型子模块电压过高的问题
。
同时，因为本专利技术在控制桥臂电压的过程中避免了减小故障电流路径中的最小反向电压，从而限制了对于直流故障清除速度的影响，所以本专利技术避免了因为减小桥臂电压而大幅延长直流故障清除时间
。
附图说明
[0016]图1是部分改进型子模块拓扑：
(a)
全桥子模块；
(b)
单极性电压全桥子模块；
(c)
钳位双子模块；
(d)
串联双子模块；
(e)
二极管钳位子模块；
(f)
三电平钳位子模块
[0017]图2是一种由半桥子模块和改进型
(
全桥子模块
)
组成的混合型
MMC
的拓扑图；
[0018]图3是全桥子模块拓扑图；
[0019]图4是全桥子模块闭锁的状态示意图；
[0020]图5是全桥子模块旁路的状态示意图；
[0021]图6是本专利技术所述的适用于混合型模块化多电平换流器的控制子模块闭锁清除直流短路故障电流方法的流程图；
[0022]图7是采用常规方案和采用本专利技术所述方法两种情况的仿真结果：
(a)
常规子模块闭锁方法；
(b)
本专利技术所诉的控制子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法
。
具体实施方式
[0023]为了更加清楚地描述本专利技术的思想，技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一
、
测量交流三相电压，确定最高相电压和最小相电压；步骤二
、
根据交流电压
、
直流电压
、
桥臂电流和直流电流计算各桥臂需要改进型子模块提供的电压，所述改进型子模块是指混合型模块化多电平换流器中提供反电势的子模块；步骤三
、
根据各桥臂需要改进型子模块提供的电压和改进子模块的额定电压，计算各桥臂内闭锁的改进型子模块的数量；步骤四
、
根据各桥臂需要闭锁的改进型子模块数量和改进型子模块实际电压确定闭锁的改进型子模块
。2.
根据权利要求1所述的控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法，其特征在于，在步骤二中，当桥臂电流大于等于零时，该桥臂的改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
，其中，
V
dc
为换流器额定直流电压
。3.
根据权利要求1所述的控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法，其特征在于，在步骤二中，当直流电流小于等于
IGBT
的额定电流时，该桥臂的改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
。4.
根据权利要求1所述的控制混合型
MMC
子模块闭锁清除直流短路故障电流的方法，其特征在于，在步骤二中，当桥臂电流大于零且直流电流大于
IGBT
的额定电流时，
a
相上桥臂改进型子模块需要提供的电压为
0.5V
dc
+u
a
‑
u
max
，
b

【专利技术属性】
技术研发人员：方雄风，汪诚，李磊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：