[发明专利]柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法

说明书

本发明公开了一种柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法及系统，包括以下步骤：在高压直流输电逆变侧的换流变压器阀侧串联级联H桥型的可控电压源，可控电压源与电网换相换流器构成柔性化LCC；所述可控电压源采用连续控制的方法输出容性电压。本发明中，柔性化LCC在常规运行状态可以实现直流母线电压和实际熄弧角的分别控制；在交流电网发生不同程度电压跌落时，可控电压源可以有效抑制电网换相换流器换相失败问题的发生。

技术领域

本发明属于抑制高压直流换相失败技术领域，特别涉及一种采用柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法及系统。

背景技术

基于电网换相换流器的常规直流输电在未来相当长的一段时间内仍然是远距离大容量输电和异步电网互联的主要手段。换相失败是常规直流输电存在的固有问题，在点对点和多落点电网系统中都有发生，且随着系统容量和落点数量的增加，换相失败的影响范围会增大。换相失败可能导致直流电压降低、直流输送功率减少、电流增大、换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁及逆变侧弱交流系统过电压等后果。解决电网换相换流器的换相失败问题是提高直流工程整体运行水平和长期运行可靠性的当务之急。

当前解决电网换相换流器换相失败问题的方法主要分为三类。第一类是在逆变侧加装无功补偿装置，该方法无法消除故障发生后前几次的换相失败且经济性较差。第二类是改进换流器的控制策略，如检测到电压跌落后提前逆变器触发角，这类方法可能造成换流器的无功需求增加，进一步加剧电压跌落。第三类是设置额外的辅助换相装置，如在换流变压器阀侧串联电容器或利用电力电子器件在换相过程投切电容器等；其中，前者在发生不对称故障时，可能出现电压失衡，而后者控制复杂度相对较高。基于以上分析，提出控制简单可行且可避免上述缺点的电网换相换流器换相失败问题解决方案具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的控制方法，在高压直流输电逆变侧的换流变压器阀侧串联级联H桥型的可控电压源，可控电压源采用连续控制的方法输出容性电压，能够加快电网换相换流器的换相过程，降低换相失败发生的概率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法，包括以下步骤：

在高压直流输电逆变侧的换流变压器阀侧串联级联H桥型的可控电压源，可控电压源与电网换相换流器构成柔性化LCC；所述可控电压源采用连续控制的方法输出容性电压。

本发明的进一步改进在于，所述柔性化LCC的上层控制分为LCC部分和可控电压源部分；其中，通过控制LCC电网逆变角实现直流母线电压控制；可控电压源电压根据相电流定相，通过控制可控电压源q轴电压实现实际熄弧角控制，通过控制可控电压源d轴电压实现可控电压源子模块平均电容电压控制。

本发明的一种柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法，包括以下步骤：

在高压直流输电逆变侧的换流变压器阀侧串联级联H桥型的可控电压源；所述可控电压源采用连续控制的方法输出容性电压；

在电网正常运行或电压跌落时，电网换相换流器均通过调节电网逆变角的方式控制直流母线电压；

可控电压源采用分层控制；其中，可控电压源的上层采用相电流定向的矢量控制；其中， d轴控制子模块平均电容电压，q轴控制换流器的实际熄弧角；可控电压源的下层控制为子模块电容电压平衡控制；

在电网正常运行时，可控电压源q轴采用实际熄弧角控制；在电网电压跌落时，根据检测到的公共连接点电压跌落程度对可控电压源q轴电压施加不同的控制方式以抑制换相失败。