[发明专利]一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统

说明书

本发明涉及一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统，包括：对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压；对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；本发明提供的技术方案通过对不控充电后的MMC进行均压控制充电实现MMC中全桥子模块和半桥子模块的电容电压趋于一致，然后依次对MMC进行全桥子模块半桥化和整体轮换导通充电，使MMC中子模块电容电压同时达到额定值，减少了MMC启动的失误率。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种混合直流输电系统中MMC的启动方法和系统。

背景技术

模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)以其独特的技术优势，已成为未来电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)领域的发展趋势。

目前工程中模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)大都采用半桥型子模块结构，但基于半桥子模块的MMC并不能通过换流器的自身动作来处理直流架空线故障，其原因在于半桥子模块拓扑结构中即使绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断，交流系统仍会通过IGBT反并联的二极管向故障点馈入电流，对于交流系统的影响相当于三相短路。在高电压大容量直流断路器技术并不成熟的情况下，直流线路故障电流的切断依赖于换流器闭锁并同时跳开交流侧断路器这样整个系统的重启恢复时间较长，通常为秒级，不利于交直流输电系统的暂态稳定。

针对半桥子模块MMC的不足，有学者提出了具有直流故障清除能力的基于全桥子模块的MMC，基于全桥子模块MMC的高压直流输电系统在发生直流线路故障后能够迅速闭锁或输出负压切断直流故障电流，而不需要跳开交流侧断路器，故障切除后系统能够迅速恢复运行，因此全桥子模块MMC更加适用于基于远距离架空线路的混合直流输电系统。然而全桥子模块所用功率开关器件的个数是半桥子模块的2倍，因而成本和损耗大大增加。

为此又有学者提出采用半桥子模块和全桥子模块混合的MMC，以使得MMC在运行时既能减少成本和损耗，又能并具备直流故障清除能力。

但是，由于不控充电阶段MMC中全桥子模块和半桥子模块充电速率的差异，导致不控充电结束后，全桥子模块电容电压与半桥子模块电容电压不一致；此时对MMC再进行可控充电，可能会出现全桥子模块电容到达甚至超过额定电压而半桥子模块电容未到达额定电压的情况，无法完成启动。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种混合直流输电系统中MMC的启动方法，该方法对不控充电后的MMC进行均压控制充电实现MMC中全桥子模块和半桥子模块的电容电压趋于一致，然后依次对MMC进行全桥子模块半桥化和整体轮换导通充电，使MMC中子模块电容电压同时达到额定值。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种混合直流输电系统中MMC的启动方法，所述混合直流输电系统由依次连接的交流系统等效电源、交流断路器、启动电阻和MMC组成，所述启动电阻两端并联启动电阻旁路开关，所述MMC由半桥子模块和全桥子模块组成，其改进之处在于，所述方法包括：

对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压；

对所述MMC进行可控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压均达到所述MMC的启动额定电压；

其中，所述交流断路器的初始状态为断开，所述启动电阻旁路开关的初始状态为断开，所述MMC中半桥子模块的初始状态为闭锁，所述MMC中全桥子模块的初始状态为闭锁。

优选的，所述对所述MMC进行不控充电，直至MMC中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压分别至第一预设电压和第二预设电压，包括：