CN103618333A - 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法 - Google Patents

一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103618333A
CN103618333A CN201310643877.8A CN201310643877A CN103618333A CN 103618333 A CN103618333 A CN 103618333A CN 201310643877 A CN201310643877 A CN 201310643877A CN 103618333 A CN103618333 A CN 103618333A
Authority
CN
China
Prior art keywords
level converter
charging
current
modular
direct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310643877.8A
Other languages
English (en)
Inventor
岳伟
刘焕
翁海清
易荣
秦健
赵晓斌
朱喆
杨柳
张海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rongxin Power Electronic Co Ltd
CSG Electric Power Research Institute
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Rongxin Power Electronic Co Ltd
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rongxin Power Electronic Co Ltd, Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd filed Critical Rongxin Power Electronic Co Ltd
Priority to CN201310643877.8A priority Critical patent/CN103618333A/zh
Publication of CN103618333A publication Critical patent/CN103618333A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明公开了一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法。包括:断开模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器;系统中除需直流充电的换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行;闭合模块化多电平换流器直流侧隔离开关,该站通过直流线路进行不控整流预充电;不控整流预充电完成后,以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器,使其继续从直流侧充电,直到子模块电容电压达到预先设定值;模块化多电平换流器直流侧充电完成,并入系统运行。本发明可在不增加额外投入的情况下实现模块化多电平换流器的充电,有效避免直流侧不控整流预充电完成后,直接解锁模块化多电平换流器时的冲击电压和冲击电流,提高柔性直流输电系统运行的安全性和稳定性。

Description

一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力电子技术领域,尤其涉及一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法。
背景技术
[0002] 模块化多电平换流器以全控型可关断器件构成的电压源换流器为基础,具有传统直流输电不可比拟的优越性,已成为国内外柔性直流输电领域研究的热点,也是未来直流输电的一个重要发展方向。模块化多电平换流器的启动是系统正常运行的前提和基础,该环节若控制不当将产生严重的过压和过流,甚至导致系统振荡,影响交流系统正常运行,危及设备和人身安全。
[0003]目前模块化多电平换流器子模块电容预充电有自励和他励2种方式:自励是指由与换流器相连交流系统向子模块电容充电;他励是由辅助电源提供充电功率。前者要求模块化多电平换流器交流侧必须为正常运行的有源电网,而后者需要额外的装置,增加成本和工作量。
[0004] 为提高模块化多电平柔性直流输电系统运行的安全性和稳定性,降低生产成本,需要一种既能完成换流站充电,又不需要增加工作量的换流站充电方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,不需增加额外投资便能实现模块化多电平换流站的直流侧充电,且模块化多电平换流器交流侧既可以是待启动的有源网络,也可以是无源网络。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
[0007] —种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站,通过直流线路与其它换流站互联;所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关,交流侧为无源网络或待启动的有源网络,交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器,当交流侧为有源网络时还包括充电电阻,所述充电电阻两端并联旁路开关;所述的直流侧充电是指换流站通过直流线路从直流侧充电;其特征在于,所述方法包括以下步骤:
[0008] 步骤1:断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器;
[0009] 步骤2:系统中除需直流充电的模块化多电平换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行;
[0010] 步骤3:闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关,该站通过直流线路进行不控整流预充电;
[0011] 步骤4:不控整流预充电完成后,以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器,使其继续从直流侧充电,直到子模块电容电压达到预先设定值;[0012] 步骤5:模块化多电平换流器直流侧充电完成,并入系统运行。
[0013] 当模块化多电平换流站是多端柔性直流输电系统中的多个换流站时,可按上述方法依次充电,不分先后顺序。
[0014] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0015] ( I)本发明提供的一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,模块化多电平换流器交流侧既可以是待启动的有源网络,也可以是无源网络,适用范围大。
[0016] (2)本发明提供的一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,可以限制充电过程中的冲击电压和冲击电流。
[0017] (3)本发明提供的一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,不需要他励辅助电源给主回路充电,逻辑清晰,操作简单有效。
附图说明
[0018] 图1为两端柔性直流输电系统结构图。
[0019] 图1(a)为交流侧为待启动的有源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统图;图1 (b)为交流侧为无源网络的模块化多电平换流器结构图。
[0020] 图2为从直流侧进行不控整流预充电时的电流通路图。
[0021] 图3为投入子模块数递减指令图。
[0022] 图4为采用本发明后子模块电容电压、直流侧电压及电流波形图。
[0023] 图4 Ca)为采用本发明方法时子模块电容电压波形图;图4 (b)为采用本发明方法时直流侧电压波形图;图4 (C)为采用本发明方法时直流侧电流波形图。
[0024] 图5为未采用本发明时子模块电容电压、直流侧电压及电流波形。
[0025] 图5 (a)为未米用本发明方法时子模块电容电压波形图;图5 (b)为未米用本发明方法时直流侧电压波形图;图5 (c)为未采用本发明方法时直流侧电流波形图。
[0026] 图6是本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合附图及具体实施案例对发明的技术方案进行详细说明。
[0028] 本发明所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站,通过直流线路与其它换流站互联。所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关,交流侧为无源网络或待启动的有源网络,交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器,当交流侧为有源网络时还包括充电电阻,所述充电电阻两端并联旁路开关。所述的直流侧充电是指模块化多电平换流站通过直流线路从直流侧充电。
[0029] 本发明以采用模块化多电平换流器的两端柔性直流输电系统一站运行,另一站需从直流侧充电为例,进行本发明方法的详细阐述。两端柔性直流输电系统如图1所示,(a)为交流侧是以风电场作为待启动有源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统结构图,(b)为交流侧是无源网络的两端模块化多电平柔性直流输电系统结构图。图中MMC1、MMC2为两端柔性直流输电系统中采用模块化多电平的换流器,由MMC2通过直流线路为MMCl充电。Ql、QS11、QS12分别为MMCl交流侧断路器和隔离开关,Q2、QS21、QS22分别为MMC2交流侧断路器和隔离开关,T1、T2分别为两个换流站的换流变压器,换流变压器连接有源网时交流侧串联充电电阻及与充电电阻相并联的旁路开关,QDU QD2分别为两个换流站的直流侧隔离开关,UdcU Udc2分别为两个换流站直流侧电压。
[0030] 本发明提供的一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法包括:
[0031] (I)断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器交流侧隔离开关及断路器;依次断开MMCl交流侧QS11、QS12、Q1,使模块化多电平换流器与交流电网断开。
[0032] (2)系统中除需直流充电的换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行;MMC2正常启动,采用定直流电压方式运行。
[0033] (3)闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关,该站通过直流线路进行不控整流预充电;
[0034] 依次闭合MMC2直流侧隔离开关QD2、MMC1直流侧隔离开关QDl,由MMC2通过直流线路对MMCl子模块电容进行不控整流预充电,设MMCl桥臂子模块数为n,则从直流侧不控整流预充电时电流通路如图2所示,Udcl为MMCl的直流侧电压,Udc2为MMC2的直流侧电压。
[0035] (4)预充电完成后,以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器,使其继续从直流侧充电,直到子模块电容电压达到预先设定值;
[0036] MMCl不控整流预充电完成后,需要解锁才能实现与MMC2的并列运行。以预先设定值为直流不控整流充电时的子模块电容电压的2倍为例对本发明方法进行详细阐述。设解锁前MMCl每相有2n个子模块与直流侧电压并联,每个子模块电容电压ue=Udel/2n ;解锁后每相有n个子模块与直流侧电压并联,每个子模块预先设定电容电压Uc=Udc;1/n。解锁后子模块电容电压是解锁前子模块电容电压的2倍,若直接解锁,会产生很大的冲击电流和冲击电压。
[0037] 本发明提出以投入子模块数递减方式解锁模块化多电平换流器,即在换流器解锁后,通过一定的控制使得与直流侧电压并联的子模块数由2n逐渐减小到n,以减小由于换流器直接解锁时投入子模块数量突变而带来的冲击,保证柔性直流输电系统安全稳定运行。
[0038] (5)模块化多电平换流器直流侧充电完成,并入系统运行。
[0039] 本发明在PSCAD/EMTDC平台上搭建了 n=10的模块化多电平换流站等效模型,该模型中的主回路参数仅为验证本发明所述方法的正确性。MMC2以直流电压源代替,Udcl=Udc2=15kV,MMCl不控整流预充电完成后,采用投入子模块数线性递减方式解锁。仿真时长设为10s,t=0时MMC2启动,MMCl直流侧隔离开关闭合,t=ls时解锁MMC1,使其由从MMC2继续充电,解锁后投入子模块数减小指令如图3所示,t=6.5s时充电完成,MMCl与MMC2并列运行。
[0040] 图4为采用本发明的MMCl充电时子模块电容电压以及直流侧电压、电流波形图,图5为未采用本发明的MMCl充电时子模块电容电压以及直流侧电压、电流波形图。由图可知,由于解锁后采用投入子模块数递减的控制方法,使子模块电容电压逐渐升高,避免直接解锁时巨大的冲击电流,保证柔性直流输电系统的安全稳定运行。
[0041] 本发明以两端模块化多电平柔性直流输电中一个换流站需通过直流线路从正常运行的另一个换流站充电时,以投入子模块数线性递减方法为例介绍本发明的具体实施步骤及技术思想,不能以此限定本发明的保护范围。任何牵涉到模块化多电平换流器从直流侧充电时,通过逐渐减小投入子模块数的控制方法解锁模块化多电平换流器都属于本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,所述的模块化多电平换流器为柔性直流输电系统中的换流站,通过直流线路与其它换流站互联;所述模块化多电平换流器直流侧包括一组或两组隔离开关,交流侧为无源网络或待启动的有源网络,交流侧包括相互串联的交流断路器、隔离开关和换流变压器,当交流侧为有源网络时还包括充电电阻,所述充电电阻两端并联旁路开关;所述的直流侧充电是指换流站通过直流线路从直流侧充电;其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤1:断开需要直流侧充电的模块化多电平换流器的交流侧隔离开关及断路器;步骤2:系统中除需直流充电的模块化多电平换流站以外的其它换流站组成的系统正常运行; 步骤3:闭合需要直流侧充电的模块化多电平换流器直流侧隔离开关,该站通过直流线路进行不控整流预充电; 步骤4:不控整流预充电完成后,以投入子模块数递减方法解锁模块化多电平换流器,使其继续从直流侧充电,直到子模块电容电压达到预先设定值; 步骤5:模块化多电平换流器直流侧充电完成,并入系统运行。
2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法,其特征在于,当模块化多电平换流站是多端柔性直流输电系统中的多个换流站时,可按上述方法依次充电,不分先后顺序。
CN201310643877.8A 2013-12-03 2013-12-03 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法 Pending CN103618333A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310643877.8A CN103618333A (zh) 2013-12-03 2013-12-03 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310643877.8A CN103618333A (zh) 2013-12-03 2013-12-03 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103618333A true CN103618333A (zh) 2014-03-05

Family

ID=50169036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310643877.8A Pending CN103618333A (zh) 2013-12-03 2013-12-03 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103618333A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092366A (zh) * 2014-06-26 2014-10-08 许继电气股份有限公司 一种cmmc启动控制方法
CN104143831A (zh) * 2014-07-07 2014-11-12 华南理工大学 一种第三端模块化多电平换流器的预充电方法
CN104242333A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 华南理工大学 模块化多电平换流器柔性直流输电系统的自励起动方法
CN104283207A (zh) * 2014-10-13 2015-01-14 南方电网科学研究院有限责任公司 一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法
CN104917367A (zh) * 2015-06-26 2015-09-16 国家电网公司 一种柔性直流输电交流电阻启动装置
CN105391293A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 中国西电电气股份有限公司 一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法
CN108471132A (zh) * 2018-03-29 2018-08-31 西安许继电力电子技术有限公司 一种换流站通过直流断路器进行直流侧充电的启动方法
CN111541259A (zh) * 2020-04-23 2020-08-14 南方电网科学研究院有限责任公司 混合多端直流输电系统的充电控制方法、装置和介质
CN112165245A (zh) * 2020-07-31 2021-01-01 国电南瑞科技股份有限公司 一种mmc换流器启动方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012037964A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 Abb Technology Ag Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system
CN103078539A (zh) * 2013-01-15 2013-05-01 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器的充电方法
CN103311944A (zh) * 2013-05-16 2013-09-18 国家电网公司 一种采用模块化结构的统一潮流控制器及其启动方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012037964A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 Abb Technology Ag Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system
CN103078539A (zh) * 2013-01-15 2013-05-01 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器的充电方法
CN103311944A (zh) * 2013-05-16 2013-09-18 国家电网公司 一种采用模块化结构的统一潮流控制器及其启动方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孔明等: "模块化多电平式柔性直流输电换流器的预充电控制策略", 《电网技术》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092366A (zh) * 2014-06-26 2014-10-08 许继电气股份有限公司 一种cmmc启动控制方法
CN104092366B (zh) * 2014-06-26 2017-01-04 许继电气股份有限公司 一种cmmc启动控制方法
CN104143831A (zh) * 2014-07-07 2014-11-12 华南理工大学 一种第三端模块化多电平换流器的预充电方法
CN104242333A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 华南理工大学 模块化多电平换流器柔性直流输电系统的自励起动方法
CN104283207A (zh) * 2014-10-13 2015-01-14 南方电网科学研究院有限责任公司 一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法
CN104283207B (zh) * 2014-10-13 2016-07-27 南方电网科学研究院有限责任公司 一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法
CN104917367A (zh) * 2015-06-26 2015-09-16 国家电网公司 一种柔性直流输电交流电阻启动装置
CN105391293A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 中国西电电气股份有限公司 一种模块化多电平柔性直流输电换流器启动方法
CN108471132A (zh) * 2018-03-29 2018-08-31 西安许继电力电子技术有限公司 一种换流站通过直流断路器进行直流侧充电的启动方法
CN111541259A (zh) * 2020-04-23 2020-08-14 南方电网科学研究院有限责任公司 混合多端直流输电系统的充电控制方法、装置和介质
CN111541259B (zh) * 2020-04-23 2021-07-30 南方电网科学研究院有限责任公司 混合多端直流输电系统的充电控制方法、装置和介质
CN112165245A (zh) * 2020-07-31 2021-01-01 国电南瑞科技股份有限公司 一种mmc换流器启动方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103618333A (zh) 一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法
CN102969882B (zh) 一种模块化多电平柔性直流输电换流器的启动方法
EP3531532A1 (en) Method for charging sub-module based hybrid converter
CN103986173B (zh) 一种电力电子变压器的控制方法及系统
CN103683282B (zh) 多端柔性直流输电系统中停运换流站再并列方法
CN201752075U (zh) 一种充放电及储能电路
CN103311944A (zh) 一种采用模块化结构的统一潮流控制器及其启动方法
CN103078539A (zh) 一种模块化多电平换流器的充电方法
CN102983568A (zh) 一种用于电网黑启动的mmc-hvdc换流站启动方法
CN103986136A (zh) 一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统及其控制方法
CN102769289A (zh) 基于mmc的三相upqc拓扑电路及其预充电方法
CN104269875A (zh) 一种基于mmc模块化多电平变换器的混合储能拓扑结构
CN102857086A (zh) 一种三端柔性直流输电系统的启动方法及装置
CN203800680U (zh) 一种支持多组电池接入的大功率双向变流装置
EP3531531A1 (en) Method for charging sub-module based hybrid converter
CN104143831A (zh) 一种第三端模块化多电平换流器的预充电方法
CN106505606A (zh) 一种单箝位子模块型mmc‑hvdc远端启动方法
CN107482576B (zh) 一种混合式高压直流断路器的启动控制策略
CN104953608A (zh) 一种联于无源网络的模块化多电平换流器型高压直流输电系统直流侧预充电启动方法
CN102013690A (zh) 一种基于mmc模块化多电平的无变压器电感储能拓扑结构
CN104170236A (zh) 转换器单元及关联转换器臂和方法
CN202997660U (zh) 一种模块化多电平矩阵变换器电容预充电系统
CN102025165A (zh) 一种无变压器电池储能拓扑结构
CN104953873A (zh) 一种混合结构模块化多电平换流器仿真模型
CN203251228U (zh) 一种双向储能变流器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140305

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)