[发明专利]具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统及工作方法

说明书

一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，公开了一种模块化多电平换流器拓扑结构，它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；多个MMC系统组合即可应用于高压直流柔性输电系统中，且启动方法简单易行，能有效地抑制在启动过程中直流电压的跌落；能够实现MMC的快速启动；对电力电子器件的要求较低，具有良好的可扩展性；还可应用于架空线柔性直流输电、多端柔性直流输电等场合。

(一)技术领域：

本发明涉及电力电子直流输电技术领域，特别是一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC(Modular Multilevel Converter,MMC——模块化多电平换流器)的启动及其工作方法。

(二)背景技术：

随着新能源发电技术的发展及应用，其规模日趋大型化。因此如何实现大容量电力的远距离输送是一个极具现实意义而又十分迫切的课题。柔性直流输电技术实现大容量、远距离的电力输送方面具有明显的优势。

模块化多电平换流器，具有有功功率和无功功率独立控制、输出电压电平数多谐波含量低、输出电压波形好、开关频率低、高度模块化、易于扩展、冗余控制、可作为黑启动电源等技术优势，是近年来国内外学术界与工业界研究的热点。已经在风电并网、远距离大功率送电等场合得到成功的应用,未来将在可再生能源并网、高压直流输电、多端直流输电等领域得到更为广泛的应用。

近年来，采用基于电压源换流器的高压直流输电系统的研究受到广泛关注。柔性直流换流器的启动作为系统正常运行的前提和基础，其启动有2个主要目标：换流器交流出口电压的建立和额定直流电压的建立。额定直流电压的建立是换流器预充电过程的中心环节，其实质是电容器额定电压的建立。因此，合适的拓扑结构和启动控制对基于模块化多电平器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)正常投入运行和保障设备安全是十分必要的。

MMC-HVDC系统换流站启动的实质是子模块内电容的预充电策略。MMC的电容分散于各子模块中，与两电平变流器相比,其电容充电的动态过程更为复杂。对单个换流站启动时，在电流不可控阶段，主要通过串接限流电阻来限制启动阶段的过电流，限流电阻的整定和投切时间对系统的顺利启动有着关键性的影响。

(三)发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷，提供一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统及工作方法，其结构简单；工作方法容易实现，对电力电子器件的要求较低，具有良好的可扩展性。

本发明的技术方案：一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；其中，所述三相中的每一相分别包括两个桥臂，且每个桥臂由子模块SM和桥臂电抗串联连接构成；所述主控制器的功能与两电平电压源换流器VSC相同，是通过器件的开关导通状态对电流进行逆变和整流；所述阀基控制器VBC则是将MMC系统的输出电压指令值转化为各桥臂导通模块数并决定导通哪些子模块，以对MMC系统的各桥臂分别施以触发脉冲。

所述子模块SM的数量不少于一个，所述桥臂电抗的数量不少于一个。