具備直流故障穿越能力的混合子模塊式mmc換流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器。該混合子模塊式MMC拓?fù)渑c半橋MMC類似，仍為三相六橋臂結(jié)構(gòu)，但單個(gè)橋臂由m個(gè)半橋式子模塊(HBSM)，n個(gè)全橋式子模塊(FBSM)以及l(fā)個(gè)鉗位雙子模塊(CDSM)依次級(jí)聯(lián)而成；結(jié)合FBSM的高直流電壓利用率、FBSM和CDSM共有的直流故障電流自清除以及HBSM的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)m、n以及l(fā)的數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化選取，可以使該換流器應(yīng)用于柔性直流輸電系統(tǒng)，特別是對(duì)系統(tǒng)直流故障時(shí)投運(yùn)率要求較高的場(chǎng)合，使其在具備直流故障穿越能力的同時(shí)，還能提升系統(tǒng)容量，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。
【專利說(shuō)明】具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)柔性直流輸配電、電力電子和用戶電力【技術(shù)領(lǐng)域】，具體將涉 及一種具備直流故障穿越能力的柔性直流輸電MMC換流閥拓?fù)洹?br>
【背景技術(shù)】
[0002] 直流短路故障是MMC-HVDC系統(tǒng)最為常見的一種故障，傳統(tǒng)基于半橋式子模塊的 MMC換流器在直流雙極短路故障時(shí)無(wú)法通過(guò)閉鎖子模塊IGBT來(lái)切斷交流系統(tǒng)向直流短路 點(diǎn)的饋能回路，必須快速跳開交流斷路器或直流隔離開關(guān)以清除故障電流，這不僅增加了 系統(tǒng)成本，提高了對(duì)設(shè)備的技術(shù)要求，同時(shí)也降低了系統(tǒng)投運(yùn)率，減慢了故障恢復(fù)速度。
[0003] 目前工程上大多采用制造難度大、成本高的直流電纜敷設(shè)線路以降低直流故障發(fā) 生率，但并不能從根本解決半橋式MMC換流器對(duì)直流故障的處理失效問(wèn)題。鑒于此，通過(guò)換 流器自身控制實(shí)現(xiàn)故障電流自清除成為一種最經(jīng)濟(jì)有效的方法，也使得尋找具有直流故障 穿越能力的換流器拓?fù)涑蔀檠芯口厔?shì)。
[0004] 目前能夠穿越直流故障的換流器拓?fù)溆袃纱箢悾活愂腔贗GBT串聯(lián)開關(guān)與全 橋子模塊混聯(lián)的混合式換流器拓?fù)?，一類是由新型子模塊拓?fù)?，如全橋子模塊或鉗位雙子 模塊級(jí)聯(lián)的模塊化多電平換流器拓?fù)?。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度高，不利于工程實(shí)施。后者 中全橋子模塊式MMC除直流故障穿越能力外，還因子模塊負(fù)電壓特性能提高直流電壓利用 率，從而提升系統(tǒng)容量；鉗位雙子模塊式MMC則具有較全橋子模塊更少的器件數(shù)，經(jīng)濟(jì)性更 高，但相比于半橋式MMC仍處于劣勢(shì)。因此，非常有必要尋找一類優(yōu)化的MMC拓?fù)?，使其?具直流故障穿越功能、高容量與低成本等優(yōu)勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種新型的混合子模塊式MMC換流器拓?fù)?，其通過(guò)閉鎖換流 器在具有直流故障穿越能力的同時(shí)，還能滿足系統(tǒng)高容量和低成本的要求。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0007] 具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器，包括三相共六個(gè)橋臂，每個(gè) 橋臂均由m個(gè)半橋式子模塊（HBSM)，η個(gè)全橋式子模塊（FBSM)以及1個(gè)鉗位雙子模塊 (CDSM)級(jí)聯(lián)構(gòu)成。
[0008] 在已知的系統(tǒng)有功功率Ρ、無(wú)功功率Q、總?cè)萘縎、直流電壓Ud。以及受器件電流應(yīng) 力限制的橋臂電流I mi等條件的約束下，計(jì)算電網(wǎng)相電壓峰值（換算到閥側(cè)）Um = S · Udc/ (3Ia" · Utk-P)，并由此計(jì)算P、Q全額輸出時(shí)系統(tǒng)滿載調(diào)制度k ;當(dāng)k < 1時(shí)，全橋子模塊數(shù) 配置為η = 0 ;當(dāng)k>l時(shí)，全橋子模塊數(shù)n = (k-1) · Udc;/2/U。，其中U。為子模塊電容額定電 壓；考慮系統(tǒng)過(guò)載能力及電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍。

【權(quán)利要求】
1. 具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器，其特征在于，包括三相共六個(gè) 橋臂，每個(gè)橋臂均由m個(gè)半橋式子模塊（HBSM)，η個(gè)全橋式子模塊（FBSM)以及1個(gè)鉗位雙 子模塊（CDSM)級(jí)聯(lián)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器，其特 征在于，在已知的系統(tǒng)有功功率Ρ、無(wú)功功率Q、總?cè)萘縎、直流電壓U d。以及受器件電流應(yīng) 力限制的橋臂電流Imi等條件的約束下，計(jì)算電網(wǎng)相電壓峰值（換算到閥側(cè)）U m = S · Udc/ (3Ia" · Utk-P)，并由此計(jì)算P、Q全額輸出時(shí)系統(tǒng)滿載調(diào)制度k ;當(dāng)k < 1時(shí)，全橋子模塊數(shù) 配置為n = O ;當(dāng)k>l時(shí)，全橋子模塊數(shù)n = (k-1) · Udc;/2/U。，其中U。為子模塊電容額定電 壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器，其特征 在予，l>^liUml2IUc-n 〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具備直流故障穿越能力的混合子模塊式MMC換流器，其特征 在于，m = UdeAJeH
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK104320011SQ201410558336
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】吳金龍, 楊美娟, 劉欣和, 張 浩, 李道洋, 王先為, 行登江 申請(qǐng)人:西安許繼電力電子技術(shù)有限公司, 許繼電氣股份有限公司