[发明专利]一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置

说明书

本发明提供一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置，通过将柔性直流输电换流阀每个桥臂的不同类型的子模块分组，每组对应一台阀控装置，阀控的上层控制装置根据各组的权重计算各组投入运行的子模块数目，之后，根据每个子模块分组电压相对于子模块额定电压的偏离度，对之前计算出的权重进行动态的调整，最后结合相应桥臂可投入运行的最大正常子模块数目计算出最终各组投入运行的子模块数目，下发给阀控装置，从而解决柔性直流输电系统动态过程中分组子模块电压由于权重影响投入个数变化过慢引起的子模块过压或者欠压的情况，阀控装置按照现有文献提供的均压策略和选通方法工作。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术得到了极为广泛的研究和应用。该型拓扑的桥臂采用基本运行单元级联的形式，避免大量开关器件直接串联，不存在驱动一致性等问题，大幅降低了直流输电的技术壁垒。对于大量串联的子模块单元，需要对其进行均压控制。

目前子模块均压策略通常采用子模块电容电压排序的方法，但当桥臂子模块数量过多，排序算法的时间开销占比过大，阀控装置的负载率过高，且随着电压等级的提高，子模块的数目相应的提高，排序算法的时间开销将呈几何级增加。另一方面，由于每个子模块都需要与阀控装置进行通讯，阀控装置与子模块的通讯接口也将随着链接数的增大而增大，而硬件的扩容会造成成本的大幅度提升，也会造成开发周期的提升，不利于阀控装置的扩容。

同时，为了解决直流线路故障后重启问题，各种拓扑类型的子模块也层出不穷，从基础的半桥子模块(HB-MMC)发展到全桥子模块(FB-MMC)、类全桥子模块(SFB-MMC)等。基于全桥子模块的模块化多电平换流器开关器件较多，开关器件利用率不高，运行损耗大。为了实现柔性直流输电技术的经济性和直流故障清除的特性，专利WO2012103936A1提出了基于半桥和全桥子模块的混合型模块化多电平换流器(HBFB-MMC)方案，其兼具HB-MMC和FB-MMC的优点，在具有直流故障清除能力的同时还比FB-MMC方案减少开关器件约1/4。类似于半桥和全桥混合的多种类型子模块共存的换流器方案也将是未来发展的方向，但由于每种类型的子模块充放电特性不一致，为多种类型子模块的均压带来了困难。

专利CN201210451946提出了“一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法”，该发明对子模块进行平均分组，计算各组总电压并计算各组的能量平衡因子，从而计算得到各组需要投入的子模块数目。这种算法要求平均分组，没有考虑到运行过程出现子模块故障旁路等正常子模块数目动态变化的情况。

专利“201410768743.3”提出了“一种子模块分布式控制方法”，针对专利“CN201210451946”的不足，提出了根据正常子模块数目的动态变化，及一种权重方法来计算投入的子模块数目，仅适用于单一类型的子模块分组，并没有考虑多种类型子模块分组后的均压及充电特性不一致的情况。当电流急剧变化时，不同类型的子模块之间电压会相差很大，甚至会导致子模块过压跳闸，影响系统运行的稳定性。

因此有必要寻找一种具备工程应用可行性的解决方案，降低阀控装置的负载率，提高阀控装置的可扩容性，解决系统动态过程中子不同分组的子模块电压不均的问题，该方案适用于不同类型子模块混合配置。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置，避免因子模块链接数的增加而带来的阀控装置负载率升高的问题，避免阀控装置硬件扩容而带来的成本和开发周期问题，避免不同类型子模块混合配置时的子模块均压问题。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：