CN105958851A - 换流站和换流系统及其换流器的充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换流站和换流系统及其换流器的充电方法，换流系统中换流站的换流变压器通过中性点电阻接地，换流变压器又通过三相隔离开关与换流站中的换流器连接。利用换流站的换流变压器的中性点电阻、三相隔离开关、换流器以一定方式接地，形成电流通路，对换流器进行充电，也就是说，本发明的换流站中换流器在充电时无需传统的充电电阻及其旁路隔离开关。由于中性点电阻R原本就在换流变压器中，而且在传统方案中中性点电阻并未在换流器充电过程中使用，因此，相比于传统的换流站，本发明的换流系统的换流站中省去了充电电阻及其旁路隔离开关，从而节省了设备的占地和投资，减轻了设备的维护工作量。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及换流站和换流系统及其换流器的充电方法。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展，高电压、大容量已成为电力电子技术的重要发展方向，高电压、大容量的电力电子换流器已经众多场合中有着重要应用。
基于电压源换流器的柔性直流输电，因具有独立调节有功和无功的传输、提高交流系统的输电能力等特点，在风电并网、交流系统互联、城市供电等场合有着越来越多的应用。基于半H桥的模块化多电平换流器(Modular MultilevelConverter,MMC)因具有模块化设计、便于扩容、交流输出侧出口电压谐波含量少无需交流桥臂器等优点，则成为了柔性直流输电的主流拓扑。
换流器充电是换流器工作的第一步，如图1所示，在MMC中子模块电容启动预充电时，一般都是基于三相交流回路限流电阻实现充电电流限制，以此来保证换流器在充电过程中的安全。传统换流站中换流器的充电方法需配置专门的限流电阻，该限流电阻仅在换流器启动过程中起作用，启动完毕后不起任何作用，设备利用率低，反而在回路增加回路的故障几率，增加了设备维护的工作量，也增大了换流站的占地面积。
发明内容
基于此，有必要针对传统换流站中的充电电阻利用率低的问题，提供一种换流站和换流系统及其换流器的充电方法。
一种换流站，包括三相断路器、换流变压器、三相隔离开关、换流器、第一接地开关和第二接地开关，其中，换流变压器包括中性点电阻；
三相断路器的一端与换流变压器的三相输入端一一对应连接，换流变压器的三相输出端与三相隔离开关的一端一一对应连接；
换流变压器的中性点与中性点电阻的一端连接，中性点电阻的另一端接地；
三相隔离开关的另一端与换流器的三相输入端一一对应连接；
换流器的直流正极端与第一接地开关的一端连接，第一接地开关的另一端接地；换流器的直流负极端与第二接地开关的一端连接，第二接地开关的另一端接地。
一种上述换流站中换流器的充电方法，包括以下步骤：
闭合三相断路器，闭合三相隔离开关中的一相隔离开关，闭合第一接地开关，通过交流系统对第一组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至一条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压，其中，一条换流桥臂与闭合的一相隔离开关对应，交流系统与三相断路器的另一端连接；
切换一条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使一条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
断开第一接地开关，返回至闭合第一接地开关的步骤，闭合第二接地开关，通过交流系统对第二组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至第二组换流桥臂中的一条换流桥臂中的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍，断开第二接地开关，其中，第二组换流桥臂中的一条换流桥臂与闭合的一相隔离开关对应；
断开闭合的一相隔离开关，返回至闭合三相隔离开关中的一相隔离开关的步骤，闭合另外一相隔离开关，直至所有换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
闭合三相隔离开关，调节换流站中的各换流桥臂中解锁和闭锁的功率模块的个数，使各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
根据上述本发明的换流站及其换流器的充电方法，换流站中的换流变压器通过中性点电阻接地，换流变压器又通过三相隔离开关与换流站中的换流器连接，换流器的直流正极端通过第一接地开关接地，换流器的直流负极端通过第二接地开关接地。在具体实现过程中，利用换流站中换流变压器的中性点电阻、三相隔离开关、换流器和接地开关形成电流通路，对换流器进行充电，也就是说，本发明的换流站中换流器在充电时无需传统的充电电阻及其旁路隔离开关。由于中性点电阻原本就在换流变压器中，而且在传统方案中中性点电阻并未在换流器充电过程中使用，因此，相比于传统的换流站，本发明的换流站中省去了充电电阻及其旁路隔离开关，从而节省了设备的占地和投资，减轻了设备的维护工作量。
一种换流系统，包括若干个换流站和若干个直流隔离开关，换流站包括三相断路器、换流变压器、三相隔离开关和换流器，其中，换流变压器包括中性点电阻；
三相断路器的一端与换流变压器的三相输入端一一对应连接，换流变压器的三相输出端与三相隔离开关的一端一一对应连接；
换流变压器的中性点与中性点电阻的一端连接，中性点电阻的另一端接地；
三相隔离开关的另一端与换流器的三相输入端一一对应连接；
各换流站的换流器的直流正极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接，各换流站的换流器的直流负极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接。
一种上述换流系统中换流器的充电方法，包括以下步骤：
闭合当前换流站的换流器的直流正极端与其他换流站的换流器的直流正极端之间的直流隔离开关，闭合当前换流站的换流器的直流负极端与其他换流站的换流器的直流负极端之间的直流隔离开关；
闭合其他换流站中的三相隔离开关；
闭合当前换流站中三相隔离开关的一相隔离开关，闭合当前换流站的三相断路器；通过交流系统对当前换流站中换流器的两条换流桥臂进行充电，同时也对其他换流站中换流器的所有换流桥臂进行充电，直至各换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压，其中，当前换流站中换流器的两条换流桥臂与当前换流站中闭合的一相隔离开关对应，交流系统与当前换流站的三相断路器的另一端连接；
切换两条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使两条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
断开当前换流站中的三相断路器，断开当前换流站中闭合的一相隔离开关，返回至闭合当前换流站中的一相隔离开关的步骤，闭合当前换流站中三相隔离开关的另外一相隔离开关，直至当前换流站的所有换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在闭合当前换流站中三相隔离开关的任意一相隔离开关时，切换其他换流站中每条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使其他换流站中每条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在当前换流站和其他换流站的各换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍后，闭合当前换流站的三相隔离开关，调节当前换流站和其他换流站的各换流桥臂中解锁和闭锁的功率模块的个数，使当前换流站和其他换流站的各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
根据上述本发明的换流系统及其换流器的充电方法，换流系统的换流站中的换流变压器通过中性点电阻接地，换流变压器又通过三相隔离开关与换流站中的换流器连接，所有换流站的换流器的直流正极端通过对应的直流隔离开关相互连接，直流负极端通过对应的直流隔离开关相互连接。在具体实现过程中，利用换流站中的换流变压器的中性点电阻、三相隔离开关、换流器以及直流隔离开关，可以与其他换流站中的换流器、三相隔离开关和换流变压器的中性点电阻形成电流通路，对换流器进行充电，也就是说，本发明的换流系统的换流站中的换流器在充电时无需传统的充电电阻及其旁路隔离开关。由于中性点电阻原本就在换流变压器中，而且在传统方案中中性点电阻并未在换流器充电过程中使用，因此，相比于传统的换流站，本发明的换流系统的换流站中省去了充电电阻及其旁路隔离开关，从而节省了设备的占地和投资，减轻了设备的维护工作量。
附图说明
图1为传统换流站中换流器的充电过程示意图；
图2为其中一个实施例的换流站的结构示意图；
图3为其中一个实施例的换流站的具体结构示意图；
图4为其中一个实施例的换流站的另一种具体结构示意图；
图5-a为其中一个实施例的换流站的一种充电电流路径示意图；
图5-b为其中一个实施例的换流站的另一种充电电流路径示意图；
图6为其中一个实施例的换流系统的结构示意图；
图7-a为其中一个实施例的换流系统的一种充电电流路径示意图；
图7-b为其中一个实施例的换流系统的另一种充电电流路径示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
参见图2所示，为一个实施例的换流站的结构示意图。该实施例中的换流站功率模块，包括三相断路器DL、换流变压器TR、三相隔离开关SA和SB及SC、换流器、第一接地开关ES1和第二接地开关ES2，其中，换流变压器TR包括中性点电阻R；
三相断路器DL的一端与换流变压器TR的三相输入端一一对应连接，换流变压器TR的三相输出端与三相隔离开关SA和SB及SC的一端一一对应连接；
换流变压器TR的中性点与中性点电阻R的一端连接，中性点电阻R的另一端接地；
三相隔离开关SA和SB及SC的另一端与换流器的三相输入端一一对应连接；
换流器的直流正极端与第一接地开关ES1的一端连接，第一接地开关ES1的另一端接地；换流器的直流负极端与第二接地开关ES2的一端连接，第二接地开关ES2的另一端接地。
在本实施例中，换流站中的换流变压器TR通过中性点电阻R接地，换流变压器TR又通过三相隔离开关SA和SB及SC与换流站中的换流器连接，换流器的直流正极端通过第一接地开关ES1接地，换流器的直流负极端通过第二接地开关ES2接地。在具体实现过程中，利用换流站中换流变压器TR的中性点电阻R、三相隔离开关SA和SB及SC、换流器和接地开关ES1及ES2形成电流通路，只要三相断路器DL的另一端与交流系统连接，交流系统提供的三相交流电就能对换流器进行充电，从中可知，本发明的换流站中换流器在充电时无需传统的充电电阻及其旁路隔离开关。由于中性点电阻R原本就在换流变压器TR中，而且在传统方案中中性点电阻R并未在换流器充电过程中使用，因此，相比于传统的换流站，本发明的换流站中省去了充电电阻及其旁路隔离开关，从而节省了设备的占地和投资，减轻了设备的维护工作量。
在其中一个实施例中，如图3所示，换流站的换流器包括第一组换流桥臂、第二组换流桥臂、第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器，第一组换流桥臂和第二组换流桥臂中的换流桥臂的条数均为三，第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器中的桥臂电抗器的数目均为三；
第一组换流桥臂中三条换流桥臂110、120、130的正极端连接在一起作为换流器的直流正极端，第二组换流桥臂中三条换流桥臂140、150、160的负极端连接在一起作为换流器的直流负极端；
第一组换流桥臂中三条换流桥臂110、120、130的负极端与第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的一端一一对应连接，第二组换流桥臂中的三条换流桥臂140、150、160的正极端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的一端一一对应连接，第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的另一端一一对应连接；
第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的另一端一一对应连接的三个连接点作为换流器的三相输入端；
在本实施例中，换流器中主要包括两组换流桥臂，每组中均包括三条换流桥臂，每组中的三条换流桥臂与三相隔离开关一一对应，在一组单相隔离开关和三相断路器闭合后，第一接地开关和第二接地开关分别闭合时，可以分别对两组换流桥臂中对应该组单相隔离开关的换流桥臂进行充电。
在其中一个实施例中，如图4所示，换流桥臂包括串接的若干个功率模块，功率模块具备第一连接端子和第二连接端子；
在换流桥臂中，前一个功率模块的第二连接端子与后一个功率模块的第一连接端子连接，串接后首部的功率模块的第一连接端子作为换流桥臂的正极端，尾部的功率模块的第二连接端子作为换流桥臂的负极端。
在本实施例中，换流桥臂中主要是由功率模块串接而成的，对换流器进行充电，实质上是对换流器桥臂中的功率模块进行充电。
另外，功率模块除了半H桥型结构和全桥型结构，也可以是其他具备相似功能的结构，如CDSM(Clamp Doulbe Sub-modular，箝位双功率模块)等，功率模块中的全控型器件可以为绝缘栅双极型晶体管，也可以是其他类型的全控型器件，各种隔离开关可以是断路器，也可以是具备开关功能的其他形式的隔离开关。
根据上述换流站，本发明还提供一种换流站中换流器的充电方法，以下就本发明的换流站中换流器的充电方法的实施例进行详细说明。
换流站中换流器的充电方法包括以下步骤：
在上述换流站中，闭合三相断路器DL，闭合三相隔离开关中的一相隔离开关SA，闭合第一接地开关ES1，通过交流系统对第一组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至该条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压，其中，该条换流桥臂与闭合的一相隔离开关SA对应，交流系统与三相断路器DL的另一端连接，充电电流路径如图5-a所示。
切换该条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使该条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
断开第一接地开关ES1，返回至闭合第一接地开关ES1的步骤，闭合第二接地开关ES2，通过交流系统对第二组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至第二组换流桥臂中的该条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍，断开第二接地开关ES2，其中，第二组换流桥臂中的一条换流桥臂与闭合的一相隔离开关对应，充电电流路径如图5-b所示；
断开闭合的一相隔离开关SA，返回至闭合三相隔离开关中的一相隔离开关的步骤，闭合另外一相隔离开关，直至所有换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在本步骤中，是分别闭合一相隔离开关SB和SC，使一相隔离开关SB和SC对应的换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍，在此过程中也要依次闭合第一接地开关ES1和第二接地开关ES2，具体过程与闭合一相隔离开关SA相似，在此不再赘述，本步骤可以使各换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
闭合三相隔离开关SA和SB及SC，调节换流站中的各换流桥臂中解锁和闭锁的功率模块的个数，使各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
在本实施例中，对本发明的换流站中换流器的充电方法进行了描述，通过闭合和断开各个开关，可以对换流器中的功率模块进行充电，在充电过程中无需使用充电电阻，也无需操作充电电阻的旁路隔离开关，简化了操作流程。
优选的，切换该条换流桥臂中功率模块的解锁和闭锁状态，使该条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍的步骤包括以下步骤：
解锁该条换流桥臂中的一半功率模块，直至该条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
闭锁该条换流桥臂中的一半功率模块，解锁该条换流桥臂中剩余的一半功率模块，直至该条换流桥臂中的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
此时，该条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍。
根据上述换流站，本发明还提供一种换流系统，以下就本发明的换流系统的实施例进行详细说明。
换流系统包括若干个换流站和若干个直流隔离开关，换流站包括三相断路器DL、换流变压器TR、三相隔离开关SA和SB及SC和换流器，其中，换流变压器TR包括中性点电阻R；
三相断路器DL的一端与换流变压器TR的三相输入端一一对应连接，换流变压器TR的三相输出端与三相隔离开关SA和SB及SC的一端一一对应连接；
换流变压器TR的中性点与中性点电阻R的一端连接，中性点电阻R的另一端接地；
三相隔离开关SA和SB及SC的另一端与换流器的三相输入端一一对应连接；
各换流站的换流器的直流正极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接，各换流站的换流器的直流负极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接。
在本实施例中，换流系统的换流站中的换流变压器TR通过中性点电阻R接地，换流变压器TR又通过三相隔离开关SA和SB及SC与换流站中的换流器连接，所有换流站的换流器的直流正极端通过对应的直流隔离开关相互连接，直流负极端通过对应的直流隔离开关相互连接。在具体实现过程中，利用换流站中的换流变压器TR的中性点电阻R、三相隔离开关SA和SB及SC、换流器以及直流隔离开关，可以与其他换流站中的换流器、三相隔离开关SA和SB及SC、换流变压器TR的中性点电阻R形成电流通路，只要一个换流站的三相断路器DL的另一端与交流系统连接，交流系统提供的三相交流电就能对该换流站的换流器和与其相连的其他换流站的换流器进行充电，也就是说，本发明的换流系统的换流站中的换流器在充电时无需传统的充电电阻及其旁路隔离开关。由于中性点电阻R原本就在换流变压器TR中，而且在传统方案中中性点电阻R并未在换流器充电过程中使用，因此，相比于传统的换流站，本发明的换流系统的换流站中省去了充电电阻及其旁路隔离开关，从而节省了设备的占地和投资，减轻了设备的维护工作量。
此外，所有换流站的换流器的直流正极端通过不同的直流隔离开关两两连接，所有换流站的换流器的直流负极端通过不同的直流隔离开关两两连接，只要闭合相应的直流隔离开关，就可以使一个换流站的换流器与另外一个或多个换流站的换流器连接，对换流站的三相隔离开关进行操作，就可以实现对直流隔离开关连接的换流站的换流器同时进行充电。
在其中一个实施例中，如图6所示，换流站为两个，分别为第一换流站和第二换流站，直流隔离开关为四个，分别为两个第一直流隔离开关和两个第二直流隔离开关；
第一换流站的换流器的直流正极端通过两个串接的第一直流隔离开关与第二换流站的换流器的直流正极端连接，第一换流站的换流器的直流负极端通过两个串接的第二直流隔离开关与第二换流站的换流器的直流负极端连接。
在本实施例中，两个第一直流隔离开关和两个第二直流隔离开关均闭合后，对换流站的三相隔离开关进行操作，可以实现对直流隔离开关连接的两个换流站的换流器同时进行充电。
在其中一个实施例中，换流站的换流器包括第一组换流桥臂、第二组换流桥臂、第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器，第一组换流桥臂和第二组换流桥臂中的换流桥臂的条数均为三，第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器中的桥臂电抗器的数目均为三；
第一组换流桥臂中三条换流桥臂110、120、130的正极端连接在一起作为换流器的直流正极端，第二组换流桥臂中三条换流桥臂140、150、160的负极端连接在一起作为换流器的直流负极端；
第一组换流桥臂中三条换流桥臂110、120、130的负极端与第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的一端一一对应连接，第二组换流桥臂中的三条换流桥臂140、150、160的正极端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的一端一一对应连接，第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的另一端一一对应连接；
第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc1、Lc2、Lc3的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器Lc4、Lc5、Lc6的另一端一一对应连接的三个连接点作为换流器的三相输入端；
在本实施例中，换流器中主要包括两组换流桥臂，每组中均包括三条换流桥臂，每组中的三条换流桥臂与三相隔离开关一一对应，在一组单相隔离开关闭合且三相断路器闭合时，可以分别对两组换流桥臂中对应该组单相隔离开关的换流桥臂进行充电。
根据上述换系统，本发明还提供一种换流系统中换流器的充电方法，以下就本发明的换流系统中换流器的充电方法的实施例进行详细说明。
换流系统中换流器的充电方法包括以下步骤：
在上述换流系统中，闭合当前换流站的换流器的直流正极端与其他换流站的换流器的直流正极端之间的直流隔离开关，闭合当前换流站的换流器的直流负极端与其他换流站的换流器的直流负极端之间的直流隔离开关；
闭合其他换流站中的三相隔离开关；
闭合当前换流站中三相隔离开关的一相隔离开关，闭合当前换流站的三相断路器，通过交流系统对当前换流站中换流器的两条换流桥臂进行充电，同时也对其他换流站中换流器的所有换流桥臂进行充电，直至各换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压，其中，当前换流站中换流器的两条换流桥臂与当前换流站中闭合的一相隔离开关对应，交流系统与当前换流站的三相断路器的另一端连接；
切换两条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使两条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
断开当前换流站中的三相断路器，断开当前换流站中闭合的一相隔离开关，返回至闭合当前换流站中的一相隔离开关的步骤，闭合当前换流站中三相隔离开关的另外一相隔离开关，直至当前换流站的所有换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在闭合当前换流站中三相隔离开关的任意一组单相隔离开关时，切换其他换流站中每条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使其他换流站中的每条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在当前换流站和其他换流站的各换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍后，闭合当前换流站的三相隔离开关，调节当前换流站和其他换流站的各换流桥臂中解锁的功率模块的个数，使当前换流站和其他换流站的各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
在本实施例中，对本发明的换流系统中换流器的充电方法进行了描述，通过闭合和断开各个开关，可以对换流器中的功率模块进行充电，在充电过程中无需使用充电电阻，也无需操作充电电阻的旁路隔离开关，简化了操作流程。
优选的，切换两条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使两条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍的步骤包括以下步骤：
分别解锁两条换流桥臂中的一半功率模块，直至两条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
分别闭锁两条换流桥臂中的一半功率模块，分别解锁两条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块，直至两条换流桥臂中的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
此时，两条换流桥臂均稳定至交流系统的相电压的两倍。
优选的，切换其他换流站中每条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使其他换流站中的每条换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压的两倍的步骤包括以下步骤：
分别解锁其他换流站中的每条换流桥臂中的一半功率模块，直至其他换流站中的每条换流桥臂中剩余的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
分别闭锁其他换流站中的每条换流桥臂中的一半功率模块，分别解锁其他换流站中的每条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块，直至其他换流站中的每条换流桥臂中的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
此时，其他换流站中的每条换流桥臂的电压均稳定至交流系统的相电压的两倍。
在一个具体的实施例中，以换流系统中包括两个换流站和两个直流隔离开关，功率模块为半H桥型为例，换流系统中换流器的充电方法包括以下步骤：
闭合换流站1的换流器的直流正极端与换流站2的换流器的直流正极端之间的直流隔离开关，闭合换流站1的换流器的直流负极端与换流站2的换流器的直流负极端之间的直流隔离开关；
闭合换流站2中的三相隔离开关SA2和SB2及SC2；
闭合换流站1中的一相隔离开关SA1，闭合换流站1的三相断路器DL1，通过交流系统对换流站1中换流器的两条换流桥臂进行充电，同时也对换流站2中换流器的所有换流桥臂进行充电，直至各换流桥臂的电压稳定至交流系统的相电压，充电电流路径如图7-a和图7-b所示，其中，换流站1中换流器的两条换流桥臂与换流站1中闭合的一相隔离开关SA1对应，交流系统与换流站1的三相断路器DL1的另一端连接；
分别解锁两条换流桥臂中的一半功率模块，直至两条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
分别闭锁两条换流桥臂中的一半功率模块，分别解锁两条换流桥臂中各自剩余的一半功率模块，直至两条换流桥臂中的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
此时，两条换流桥臂均稳定至交流系统的相电压的两倍；
断开换流站1的三相断路器DL1，断开换流站1中闭合的一相隔离开关SA1，返回至闭合换流站1中的一组单相隔离开关的步骤，闭合换流站1中的另外一相隔离开关，直至换流站1的所有换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在本步骤中，是分别闭合换流站1中的一相隔离开关SB1和SC1，使一相隔离开关SB1和SC1对应的换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍，如此就可以使换流站1的所有换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍；
在闭合当前换流站中三相隔离开关的任意一组单相隔离开关时，分别解锁换流站2中的每条换流桥臂中的一半功率模块，直至换流站2中的每条换流桥臂中剩余的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
分别闭锁换流站2中的每条换流桥臂中的一半功率模块，分别闭锁换流站2中的每条换流桥臂中剩余的一半功率模块，直至换流站2中的每条换流桥臂中的一半功率模块的电压稳定至交流系统的相电压；
此时，换流站2中的每条换流桥臂的电压均稳定至交流系统的相电压的两倍。
在换流站1和换流站2的各换流桥臂的功率模块的电压稳定至交流系统的相电压的两倍后，闭合换流站1的三相隔离开关SA1和SB1及SC1，调节换流站1和换流站2的各换流桥臂中解锁的功率模块的个数，使换流站1和换流站2的各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
在本发明中，“第一”、“第二”等序数词只是为了对所涉及的部件进行区分，并不针对部件本身进行限定。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种换流站，其特征在于，包括三相断路器、换流变压器、三相隔离开关、换流器、第一接地开关和第二接地开关，其中，所述换流变压器包括中性点电阻；
所述三相断路器的一端与所述换流变压器的三相输入端一一对应连接，所述换流变压器的三相输出端与所述三相隔离开关的一端一一对应连接；
所述换流变压器的中性点与所述中性点电阻的一端连接，所述中性点电阻的另一端接地；
所述三相隔离开关的另一端与所述换流器的三相输入端一一对应连接；
所述换流器的直流正极端与所述第一接地开关的一端连接，所述第一接地开关的另一端接地；所述换流器的直流负极端与所述第二接地开关的一端连接，所述第二接地开关的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的换流站，其特征在于，所述换流器包括第一组换流桥臂、第二组换流桥臂、第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器，所述第一组换流桥臂和所述第二组换流桥臂中的换流桥臂的条数均为三，所述第一组桥臂电抗器和所述第二组桥臂电抗器中的桥臂电抗器的数目均为三；
所述第一组换流桥臂中三条换流桥臂的正极端连接在一起作为所述换流器的直流正极端，所述第二组换流桥臂中三条换流桥臂的负极端连接在一起作为所述换流器的直流负极端；
所述第一组换流桥臂中三条换流桥臂的负极端与所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的一端一一对应连接，所述第二组换流桥臂中三条换流桥臂的正极端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的一端一一对应连接，所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端一一对应连接；
所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端与所述第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端一一对应连接的三个连接点作为所述换流器的三相输入端。
3.根据权利要求2所述的换流站，其特征在于，所述换流桥臂包括串接的若干个功率模块，所述功率模块具备第一连接端子和第二连接端子；
在所述换流桥臂中，前一个功率模块的第二连接端子与后一个功率模块的第一连接端子连接，串接后首部的功率模块的第一连接端子作为所述换流桥臂的正极端，尾部的功率模块的第二连接端子作为所述换流桥臂的负极端。
4.一种如权利要求2或3所述的换流站中换流器的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
闭合所述三相断路器，闭合三相隔离开关中的一相隔离开关，闭合所述第一接地开关，通过交流系统对所述第一组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至所述一条换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压，其中，所述一条换流桥臂与闭合的一相隔离开关对应，所述交流系统与所述三相断路器的另一端连接；
切换所述一条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使所述一条换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍；
断开所述第一接地开关，返回至所述闭合所述第一接地开关的步骤，闭合所述第二接地开关，通过交流系统对所述第二组换流桥臂中的一条换流桥臂进行充电，直至所述第二组换流桥臂中的一条换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍，断开所述第二接地开关，其中，所述第二组换流桥臂中的一条换流桥臂与所述闭合的一相隔离开关对应；
断开所述闭合的一相隔离开关，返回至所述闭合三相隔离开关中的一相隔离开关的步骤，闭合另外一相隔离开关，直至所有换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍；
闭合所述三相隔离开关，调节所述换流站中的各换流桥臂中解锁和闭锁的功率模块的个数，使各所述换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
5.一种换流系统，其特征在于，包括若干个换流站和若干个直流隔离开关，所述换流站包括三相断路器、换流变压器、三相隔离开关和换流器，其中，所述换流变压器包括中性点电阻；
所述三相断路器的一端与所述换流变压器的三相输入端一一对应连接，所述换流变压器的三相输出端与所述三相隔离开关的一端一一对应连接；
所述换流变压器的中性点与所述中性点电阻的一端连接，所述中性点电阻的另一端接地；
所述三相隔离开关的另一端与所述换流器的三相输入端一一对应连接；
各所述换流站的换流器的直流正极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接，各所述换流站的换流器的直流负极端之间分别通过不同的直流隔离开关两两连接。
6.根据权利要求5所述的换流系统，其特征在于，所述换流站为两个，分别为第一换流站和第二换流站，所述直流隔离开关为四个，分别为两个第一直流隔离开关和两个第二直流隔离开关；
所述第一换流站的换流器的直流正极端通过两个串接的所述第一直流隔离开关与所述第二换流站的换流器的直流正极端连接，所述第一换流站的换流器的直流负极端通过两个串接的所述第二直流隔离开关与所述第二换流站的换流器的直流负极端连接。
7.根据权利要求5或6所述的换流系统，其特征在于，所述换流器包括第一组换流桥臂、第二组换流桥臂、第一组桥臂电抗器和第二组桥臂电抗器，所述第一组换流桥臂和所述第二组换流桥臂中的换流桥臂的条数均为三，所述第一组桥臂电抗器和所述第二组桥臂电抗器中的桥臂电抗器的数目均为三；
所述第一组换流桥臂中三条换流桥臂的正极端连接在一起作为所述换流器的直流正极端，所述第二组换流桥臂中三条换流桥臂的负极端连接在一起作为所述换流器的直流负极端；
所述第一组换流桥臂中三条换流桥臂的负极端与所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的一端一一对应连接，所述第二组换流桥臂中三条换流桥臂的正极端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的一端一一对应连接，所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端与第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端一一对应连接；
所述第一组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端与所述第二组桥臂电抗器中三个桥臂电抗器的另一端一一对应连接的三个连接点作为所述换流器的三相输入端。
8.一种如权利要求7所述的换流系统中换流器的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
闭合当前换流站的换流器的直流正极端与其他换流站的换流器的直流正极端之间的直流隔离开关，闭合所述当前换流站的换流器的直流负极端与所述其他换流站的换流器的直流负极端之间的直流隔离开关；
闭合所述其他换流站中的三相隔离开关；
闭合所述当前换流站中三相隔离开关的一相隔离开关，闭合所述当前换流站的三相断路器；通过交流系统对所述当前换流站中换流器的两条换流桥臂进行充电，同时也对所述其他换流站中换流器的所有换流桥臂进行充电，直至各换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压，其中，所述当前换流站中换流器的两条换流桥臂与所述当前换流站中闭合的一相隔离开关对应，所述交流系统与所述当前换流站的三相断路器的另一端连接；
切换所述两条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使所述两条换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍；
断开所述当前换流站中的三相断路器，断开所述当前换流站中闭合的一相隔离开关，返回至所述闭合所述当前换流站中的一相隔离开关的步骤，闭合所述当前换流站中三相隔离开关的另外一相隔离开关，直至所述当前换流站的所有换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍；
在闭合所述当前换流站中三相隔离开关的任意一相隔离开关时，切换所述其他换流站中每条换流桥臂中各功率模块的解锁和闭锁状态，使所述其他换流站中每条换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍；
在所述当前换流站和所述其他换流站的各换流桥臂的电压稳定至所述交流系统的相电压的两倍后，闭合所述当前换流站的三相隔离开关，调节所述当前换流站和所述其他换流站的各换流桥臂中解锁和闭锁的功率模块的个数，使所述当前换流站和所述其他换流站的各换流桥臂的功率模块升压至额定电压。
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| JPWO2019043993A1 (ja) * | 2017-08-28 | 2019-11-07 | 株式会社東芝 | 電力変換装置、電力変換システム、および電力変換システムの使用方法 |
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| CN101325322A (zh) * | 2008-04-09 | 2008-12-17 | 国网直流工程建设有限公司 | 换流站交流进线融冰接线方案 |
| CN103986176A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-08-13 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种将换流站带电接入多端柔性直流输电系统的方法 |
| CN205657602U (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-19 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 换流站和换流系统 |
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