[发明专利]一种模块化多电平换流器的闭环充电方法

说明书

一种模块化多电平换流器的闭环充电方法，包括以下步骤：首先，确定子模块电压控制目标及目标范围；其次，根据子模块平均电压采样值，计算子模块平均电压采样值与控制目标的偏差量；最后，根据偏差量是否超出目标范围，实时调整子模块切除个数，在调整过程中，将子模块划分为过压和欠压两种情况，设置两个不同的增益值；过压时取较大的增益值，加速调节，欠压时取较小的增益值，防止桥臂过流；最终将子模块平均电压稳定在控制目标值。本发明的操作流程简单，通过对子模块电压的控制，不会出现充电电压陡增的情况。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种模块化多电平换流器的闭环充电方法。

背景技术

柔性直流输电系统相对于常规的直流输电系统，可以在不改变电压极性的情况下通过反转电流方向实现潮流反转。具有较高可靠性的柔性直流输电和柔性直流电网系统，最显著的特点在于能实现多电源供电和多落点受电，为电力系统提供一种更为灵活、快捷的输电方式。

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)因其具有输出电压波形质量高、开关损耗低、易于扩容和故障穿越能力强等优势，适合应用在柔性直流输电、柔性直流电网以及直流配电网领域。启动过程的顺利完成是柔性直流输配电系统正常运行的前提和基础，合适的启动策略应能对多端换流器的启动时序进行协调配置，同时考虑换流器内部各子模块电容的均衡充电问题。在柔性直流输电系统中，换流站需要具备多种启动策略，包括交流侧启动、直流侧启动以及交直流同时启动。以往工程中采用开环充电的策略，需要控制保护设备根据当前配置的系统状态，为换流阀阀控设备提供启动方式信息，阀控装置由此确定稳态子模块切除数。随着多端柔性直流输电及柔性直流电网的发展，换流器充电过程面临的工况越来越复杂，交直流电压相对额定值会存在一定偏差，由于实际启动过程中的子模块电压与额定电压存在偏差，增大了换流器启动解锁过程的冲击电流。同时，随着电网运行方式的改变，换流站的启动方式也对应发生改变，这对控制保护设备也提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种模块化多电平换流器的闭环充电方法，提高柔性直流输配电以及柔性直流电网中开环充电过程的适应性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

首先，确定子模块电压控制目标及目标范围；

其次，根据子模块平均电压采样值，计算子模块平均电压采样值与控制目标的偏差量；

最后，根据偏差量是否超出目标范围，实时调整子模块切除个数，在调整过程中，将子模块划分为过压和欠压两种情况，设置两个不同的增益值；过压时取较大的增益值，加速调节，欠压时取较小的增益值，防止桥臂过流；最终将子模块平均电压稳定在控制目标值。

在子模块切除个数调整过程中，若子模块平均电压进入目标范围时，减小子模块切除个数的调节速度。在子模块切除个数调整过程中，若子模块平均电压超出安全警戒值，将子模块切除数复位至基准值。子模块平均电压的安全警戒值根据子模块的IGBT耐受电压进行选取。将子模块的IGBT耐受电压作为基准，保留裕量，确定子模块平均电压的安全警戒值。子模块电压控制目标及目标范围根据子模块额定电压或额定直流电压对应的子模块电压确定。