[发明专利]对称双极MMC-HVDC装置、系统及故障穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种对称双极MMC‑HVDC装置、系统及控制方法，该装置包括第一正极换流器、第二正极换流器、第一负极换流器、第二负极换流器，当发生直流侧极对极短路故障后，使一极换流器直流电压极性反转，另一极换流器直流电压极性不变，反向电动势抵消故障电流，通过导线形成的正极功率回路和负极功率回路用于传输功率，实现极对极故障期间不产生功率缺额；当发生直流侧极对地短路故障后，通过接入高阻抗可以抑制故障电流幅值和上升率，同时使故障极换流器直流电压极性反向，保持非故障换流器直流电压极性不变，抑制非故障极过电压，通过导线形成的正极功率回路和负极功率回路用于传输功率，实现极对极故障期间不产生功率缺额。

技术领域

本发明属于多电平电力电子变换器技术领域，更具体地，涉及对称双极MMC-HVDC装置、系统及故障穿越控制方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel ConverterBased High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系统因其在系统损耗，容量升级，电磁兼容，故障管理等方面的优势，成为了柔性直流输电中的优选技术。其在我国发展的特点是高电压、远距离、大容量以及架空线。

对称双极接线的MMC-HVDC系统相对于对称单极接线的MMC-HVDC系统具有传输容量大，系统设备冗余性好等优点，同时具有强大的故障承受能力，能够应对换流器、变压器及传输线等的故障，由于每一极的两台换流器都可以独立运行，因而故障极的换流器退出运行后，非故障极换流器可以继续运行。

目前对称双极接线的MMC-HVDC系统在应对直流侧短路故障时存在以下不足之处：

(1)当直流侧发生极对极短路故障时，同一端的两台换流器被串联短路，故障电压高，是两台换流器输出直流电压之和，同时由于换流器串联，系统等效电容小，放电速度快，故障电流上升速度迅速。目前处理直流侧极对极短路故障的方案有闭锁换流器和加装直流断路器两种，但是两种方案都会让整个系统退出运行，无法继续传输有功功率和无功功率，对交直流系统造成巨大的有功和无功缺额，严重影响系统稳定，而且目前高压大容量直流断路器的制造技术不成熟，造价高，可靠性低。

(2)当系统发生直流侧极对地短路故障时，虽然非故障极换流器可以继续独立运行，但是对于故障极换流器而言，相当于发生了换流器直流侧口的双极短路故障，同样会导致其端口电压迅速减小，子模块电容快速放电，故障电流迅速增大，严重威胁换流器设备的安全。同时，由于双极系统的一极退出运行，会对交直流系统造成严重的有功功率和无功功率缺额。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供对称双极MMC-HVDC装置、系统及故障穿越控制方法，旨在解决现有技术由于发生故障时采用让对称双极MMC-HVDC的一极换流器或两级换流器退出运行导致对称双极MMC-HVDC存在严重的有功功率和无功功率缺额技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种对称双极MMC-HVDC装置，包括：

第一正极换流器，用于根据第一正极控制信号控制交流电与直流电转化；

第一负极换流器，其直流侧正极与第一正极换流器直流侧负极连接，用于根据第一负极控制信号控制交流电与直流电转化；

第二正极换流器，其直流侧正极通过正极母线与第一正极换流器直流侧正极连接，其直流侧负极通过导线与第一正极换流器直流侧负极连接，用于根据第二正极控制信号控制交流电与直流电转化；以及

第二负极换流器，其直流侧正极与第二正极换流器直流侧负极连接，其直流侧负极通过负极母线与第一负极换流器直流侧负极连接，用于根据第二负极控制信号控制交流电与直流电转化；