[发明专利]基于VSC的HVDC换流器的DC电流控制

说明书

本公开提供一种控制电压源换流器（VSC）站中的直流DC电流的方法，其中VSC站包括至少一个模块化多电平换流器（MMC），包括例如全桥MMC（FB‑MMC）子模块。该方法包括：确定DC电流参考，并基于DC电流参考使用DC电流控制器参考来确定DC电压校正。该方法还包括：基于DC电压校正与实际DC电压和有序DC电压中的至少一个之和来生成DC电压参考。该方法包括基于DC电压参考切换至少一个MMC。该方法包括确定电力传输系统中是否已经发生DC故障，以及在确定DC故障已经发生的基础上，通过所述切换将DC故障电流控制为零或接近于零。本公开还提供一种VSC站，包括执行该方法的控制器和包括至少一个此类VSC站的高压电力传输系统。

技术领域

本公开涉及控制电压源换流器(VSC)站的领域。特别地，本公开涉及控制具有一个或多个模块化多电平换流器(MMC)的VSC站的领域。

背景技术

高压电力传输系统中使用的电压源换流器(VSC)站可以包括具有串联连接的电池或子模块的一个或多个模块化多电平换流器(MMC)。这些换流器一般使用电容器作为储能元件。在这种换流器中，具有以总单元电容器电压或换流器能量形式存在的额外控制变量。其它控制变量可以对应于无功功率和有功功率/DC电压。

在基于半桥(HB)单元的MMC中，交流(AC)电压大小可以取决于DC电压。结果，可以链接总单元电容器电压和DC电压，并且仅控制其中一个可能就足够了，从而减少控制变量的数量。

然而，在包括一个或多个全桥(FB)单元的MMC中，可以将AC电压和DC电压去耦，从而将总单元电容器电压与DC电压去耦。额外控制变量(总单元电容器电压)需要额外的控制器，使得FB-MMC的控制更加复杂。因此，需要用于此类VSC站的改进控制方法。

发明内容

本公开旨在至少部分地满足上述需求。为此，提供如独立权利要求中限定的控制形成高压电力传输系统的一部分的VSC站的方法、VSC站，以及高压电力传输系统。进一步的实施例在从属权利要求中提供。

根据本公开的第一方面，提供一种控制形成高压电力传输系统的一部分的VSC站中的直流(DC)电流的方法。VSC站可以包括至少一个MMC。该方法可以包括确定DC电流参考。该方法可以包括用DC电流控制器，基于DC电流参考来确定DC电压校正。该方法可以包括基于DC电压校正与实际DC电压(即电网上测得的DC电压，例如，在极和中性线之间测得的DC电压)和有序DC电压(即DC电压顺序)中的至少一个之和来生成DC电压参考。该方法可以进一步包括基于DC电压参考开关至少一个MMC。本文，“切换”MMC可以包括控制阀(其可以基于，例如，绝缘栅双极晶体管IGBT)以特定顺序和特定时序来打开或关闭，以便生成，例如，期望的DC电压和/或期望的(有功)功率。该方法可以进一步包括确定电力传输系统中(或上)是否已经发生DC故障。该方法可以进一步包括在确定已经发生DC故障的基础上，通过(至少基于DC电流参考的MMC的)切换来将DC故障电流控制为零或接近于零。

DC电流控制器可以允许通过调节DC电压来控制进入或离开换流器的有功功率。DC电流控制器可以允许通过根据DC电压校正调节DC电压来根据DC电流参考控制DC电流。

由此获得的DC电压的独立控制(不影响AC电压)可以允许在DC侧用于附加控制，例如，以分开地控制AC侧和DC侧上的功率/电流。DC电流控制器可以，例如，在VSC站处于功率控制模式或电压控制模式时均可使用。

例如，可以纯粹通过调节调制指数的DC部分或VSC站中阀臂的DC电压参考来执行DC电压调节。这种调节可以很快，从而允许DC电压和DC功率的快速变化。来自AC侧和DC侧的功率之间的最终不匹配导致的总单元电容器电压的变化(即导致有限总单元电容器电压误差)可能导致AC功率增加或减少，以使总单元电容器电压误差为零，从而匹配AC和DC功率，进而可以达到VSC的操作点。根据本公开的方法可以提供高压传输系统的改进的稳态性能，改善瞬态性能并且改善可靠性和可用性两者。