[发明专利]一种组合换流器及其内部直流电压均衡控制方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种组合换流器及其内部直流电压均衡控制方法。

背景技术

随着现代电网的快速发展及电力电子技术的更新换代，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术的柔性直流输电系统取得了长足进步，并逐步实现了工程应用。但相对于传统直流输电系统(又称电网换相换流器高压直流输电系统，Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)，其电压等级和输送容量均有待于进一步提升。

由于单个IGBT的耐压有限，在用于高电压等级的场合，往往需要大量的子模块串联，这给换流器的检测和控制造成了很大的负担。借鉴传统直流输电系统的高压输电系统拓扑结构，以MMC换流器作为基本换流单元，利用换流器的矩阵式组合可以实现高压大容量的要求，即通过基本换流单元的并联提高输送容量，通过基本换流单元的串联提高输送电压等级，形成组合换流器，有效提升了柔性直流输电系统的功率容量和电压等级。

然而，对于基本换流单元串联形成的组合换流器，其中非定直流电压端在逆变运行时，组合换流器内部基本换流单元为不稳定系统，存在直流电压不均衡的问题，甚至有发散的风险。为了满足正常的运行需求，必须采取额外的控制策略来维持基本换流单元直流电压的均衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合换流器及其内部直流电压均衡控制方法，用以解决组合换流器内部串联的基本换流单元间直流电压不均衡问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种组合换流器内部直流电压均衡控制方法，包括如下方法方案：

方法方案一，在每一个基本换流单元的控制系统中加入一个直流电压偏差控制器，所述直流电压偏差控制器以基本换流单元的实时直流电压的平均值为基准，并将所述直流电压偏差控制器的控制输出量叠加到对应基本换流单元的有功控制通道上。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括高限控制器，将高限控制器的高限参考电压与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制，得到高限闭环控制输出量，所述高限闭环控制输出量为直流电压偏差控制器的控制输出量；其中，所述高限参考电压为基本换流单元的实时直流电压平均值的K_up倍，K_up大于1。

方法方案三，在方法方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括低限控制器，将低限控制器的低限参考电压与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制，得到低限闭环控制输出量，所述低限闭环控制输出量为直流电压偏差控制器的控制输出量；其中，所述低限参考电压为基本换流单元的实时直流电压平均值的K_low倍，K_low小于1。

方法方案四，在方法方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括高限控制器和低限控制器，将低限控制器的低限参考电压与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制，得到低限闭环控制输出量；将高限控制器的低限参考电压与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制，得到高限闭环控制输出量；低限闭环控制输出量与高限闭环控制输出量相加的结果为直流电压偏差控制器的控制输出量；其中，所述低限参考电压为基本换流单元的实时直流电压平均值的K_low倍，K_low小于1，高限参考电压为基本换流单元的实时直流电压平均值的K_up倍，K_up大于1。

方法方案五、六、七、八，分别在方法方案一、方法方案二、方法方案三、方法方案四的基础上，所述有功控制通道为采用定功率并网控制的外环有功功率控制通道、采用定电流并网控制的有功电流控制通道或采用定交流电压孤岛控制的与频率对应的控制通道。

本发明还提供一种组合换流器，包括如下换流器方案：

换流器方案一，所述组合换流器的每个基本换流单元包括对应的直流电压偏差控制器，每个基本换流单元的有功控制通道上叠加有对应直流电压偏差控制器的控制输出量，所述直流电压偏差控制器以基本换流单元的实时直流电压的平均值为基准。

换流器方案二，在换流器方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括高限控制器，所述直流电压偏差控制器的控制输出量为高限闭环控制输出量，所述高限闭环控制输出量为高限控制器的高限参考电压与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制得到的结果，所述高限参考电压为基本换流单元的实时直流电压平均值的K_up倍，K_up大于1。