[发明专利]一种组合换流器及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。

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，也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，有效解决了这一难题。

然而，目前针对基于组合换流器的柔性直流输电系统的研究尚处于初期阶段，特别是对于组合式换流器的系统控制策略及故障后的处理策略等仍处于空白状态。传统控制策略中，设定一个换流站采用定电压控制，并网换流站采用定功率或定电流控制的配置方式、无源供电换流站采用定交流电压的配置方式已不能满足稳定运行需求，极易引发定功率或定电流、以及定交流电压换流站内由于基本换流单元间的参数及控制差异性导致的直流电压不均衡问题，造成系统过压及功率分配不均。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合换流器及内部直流电压均衡控制方法，用以解决定功率或定电流、定交流电压换流器内由于基本换流单元间的参数及控制差异性导致的直流电压不均衡问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

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，对于每一个基本换流单元，取组合换流器内部所有基本换流单元的实时直流电压平均值为参考电压，与基本换流单元的实时直流电压做差后进行闭环控制，将闭环控制输出量叠加到对应基本换流单元的有功控制通道。

方法方案二，在方法方案一的基础上，针对并网组合换流器，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，或者采用定电流并网控制的有功电流控制通道。

方法方案三，在方法方案一的基础上，针对无源组合换流器，所述有功控制通道为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，对于每一个基本换流单元，所述基本换流单元的有功控制通道叠加有闭环控制输出量，所述闭环控制输出量为参考电压与各个基本换流单元的实时直流电压的差值，所述参考电压为组合换流器内部所有基本换流单元的实时直流电压平均值。

换流器方案二，在换流器方案一的基础上，针对并网组合换流器，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，或者采用定电流并网控制的有功电流控制通道。

换流器方案三，在换流器方案一的基础上，针对无源供电组合换流器，所述有功控制通道为采用定交流电压孤岛控制的与频率对应的控制通道。

本发明的有益效果：

本发明通过对定功率或定电流、定交流电压换流站的基本换流单元进行控制策略改造，在其有功控制通道中叠加一个闭环控制输出量，该闭环控制输出量为组合换流器内部所有基本换流单元的实时直流电压平均值与各个基本换流的实时直流电压作差后进行闭环控制输出的量，使得组合换流器内部串联基本换流单元间的直流电压均衡，从而有效解决了原有定功率或定电流、定交流电压换流站内由于基本换流单元间的参数及控制差异性导致的直流电压不均衡问题。

本发明能够保障在正常运行工况下，实现稳态运行时组合换流器内部各基本换流单元的直流电压均衡和功率均分，可同时适用于并网组合换流器以及无源供电组合换流器，极大提高了高压大容量柔性直流输电系统的运行稳定性及可靠性，有利于产业推广。

附图说明

图1是一种组合换流器拓扑结构示意图；

图2是均压控制器示意图；

图3是采用定功率控制的并网组合换流器的内部基本换流单元控制方法示意图；

图4是采用定交流电压孤岛控制的无源供电组合换流器的内部基本换流单元控制方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。