CN109167528A - 高压直流输电换流器及其控制方法 - Google Patents

高压直流输电换流器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种高压直流输电换流器及其控制方法，旨在解决如何克服换流器换相失败和故障穿越失败的技术问题。为此目的，本发明提供了一种高压直流输电换流器及其控制方法。具体地，该高压直流输电换流器主要包括由多个功率子模块级联构成的第一换流电路，该第一换流电路可以输出多电平交流脉冲电压，从而可以驱动第二换流电路中的半控型电力电子器件主动开通或被动关断，并在高压交流电压源侧发生故障时实现故障穿越。在此过程中，无需考虑高压交流电压源侧的电压相位，从而可以有效避免高压直流输电换流器发生换相失败。

Description

高压直流输电换流器及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种高压直流输电换流器及其控制方法。
背景技术
高压直流输电换流器(High Voltage Direct Current Converter，HVDCConverter)主要包括基于晶闸管的电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)和基于电压源换流器(Voltage-Source Converter，VSC)的柔性直流换流器。
具体地，基于晶闸管的电网换相换流器的换相/换流控制主要取决于晶闸管的开通与关断，而晶闸管的关断主要依赖外设电路来控制并且晶闸管的可控量只包含触发角。因此，这种换流器存在换相失败的风险并且还具有谐波和无功电流较大的缺点。公开号是CN103457504A的发明专利申请虽然公开了一种可以减少换流阀换相失败的电路，但该电路并不能完全解决换相失败的问题。
基于电压源换流器的柔性直流换流器(如公开号是CN102906984A的发明专利申请公开的一种混合二级及多级高压直流换流器)的直流侧通常存在直流电容，当发生直流短路时将很难实现故障穿越。当前基于全桥型功率子模块的模块化多电平换流器(ModularMultilevel Converter，MMC)虽然可以实现直流侧故障穿越，但是相对于基于半桥型功率子模块的模块化多电平换流器，基于全桥型功率子模块的模块化多电平换流器需要使用的电力电子器件和电容器件数量较大，这不仅提高了换流器的制造成本还增加了换流器的运行损耗。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何克服换流器换相失败和故障穿越失败的技术问题。为此目的，本发明提供了一种高压直流输电换流器及其控制方法。
在第一方面，本发明提供的一种高压直流输电换流器主要包括第一换流电路和第二换流电路；
所述第一换流电路包括多个功率子模块，每个所述功率子模块的直流侧端口顺次连接而形成所述第一换流电路的直流侧端口；
所述第二换流电路的直流侧端口与所述第一换流电路的直流侧端口连接，所述第二换流电路的交流侧端口与高压交流电压源连接，所述第一换流电路的直流侧端口还与高压直流电流源连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述第二换流电路是三相桥式换流电路；所述三相桥式换流电路包括三相桥臂和三个单相交流端子，所述桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括电力电子器件单元；
每相所述桥臂的上桥臂中电力电子器件单元的第一主电极均与所述第一换流电路的直流侧端口的正极连接，所述每相桥臂的下桥臂中电力电子器件单元的第二主电极均与所述直流侧端口的负极连接；
每个所述上桥臂中电力电子器件单元的第二主电极分别与相应的每个下桥臂中电力电子器件单元的第一主电极连接；
每个所述单相交流端子分别设置于所述每相桥臂的上桥臂与下桥臂之间，所述单相交流端子分别与所述高压交流电压源的一个相线连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述高压直流输电换流器还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容；
所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的正极分别与所述三个单相交流端子连接，所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的负极均接地。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述电力电子器件单元包括半控型电力电子器件。
在第二方面，本发明提供的一种高压直流输电换流器的控制方法主要包括下列步骤：
获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令；
对所述桥臂开通/关断指令所指定的上桥臂和下桥臂施加导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压大于预设的第一电压值来控制所述上桥臂和下桥臂开通，并且/或者
撤销所述桥臂开通/关断指令所指的上桥臂和下桥臂的导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压小于预设的第二电压值来控制所述上桥臂和下桥臂关断；
其中，所述第一电压值和第二电压值均取决于相应上桥臂和下桥臂对应的单相交流端子所接入相线之间的线电压。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令”的步骤包括：
计算所述三相桥式换流电路中每相桥臂对应的虚拟相电流；
对所述虚拟相电流和预设的载波信号进行比较，并且根据比较结果获取每个所述虚拟相电流的触发脉冲；
根据所述触发脉冲和预设的开关策略，获取所述三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令；
其中，某相桥臂对应的开关策略包括多个开关指令值以及每个所述开关指令值对应的开通/关断指令，所述开关指令值取决于预设的第一虚拟相电流与预设的第二虚拟相电流所对应触发脉冲的电压幅值之差，所述第一虚拟相电流是所述某相桥臂的虚拟相电流，所述第二虚拟相电流是滞后于所述第一虚拟相电流120°的虚拟相电流。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“计算所述三相桥式换流电路中每相桥臂对应的虚拟相电流”的步骤包括按照下式所示的方法计算所述每相桥臂对应的虚拟相电流：
其中，所述iv_a、iv_b和iv_c分别是所述高压交流电压源中A相线、B相线和C相线所接入桥臂对应的虚拟相电流，所述im_a、im_b和im_c分别是所述iv_a、iv_b和iv_c对应的虚拟中间电流，所述“min()”表示最小值函数；
所述虚拟中间电流iv_a、iv_b和iv_c如下式所示：
所述iaref、ibref和icref分别是预设的所述三相桥式换流电路的A相交流电压参考值、B相交流电压参考值和C相交流电压参考值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述A相交流电压参考值iaref、B相交流电压参考值ibref和C相交流电压参考值icref如下式所示：
其中，所述Idc是高压直流电流源的直流输出电流，所述m是预设的调制比且0≤m≤1，所述f是预设的交流电流的频率，所述t表示时间。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“对所述虚拟相电流和预设的载波信号进行比较，并且根据比较结果获取每个所述虚拟相电流的触发脉冲”的步骤包括：
若所述虚拟相电流大于等于所述载波信号，则所述触发脉冲是电压幅值为预设的电压值且电压极性为正极的脉冲信号；
若所述虚拟相电流小于所述载波信号，则所述触发脉冲是电压幅值为所述电压值且电压极性为负极的脉冲信号。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述某相桥臂对应的开关策略中开关指令值包括1、0和-1；“根据所述触发脉冲和预设的开关策略，获取所述三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令”的步骤包括：
判断所述三相桥式换流电路中三相桥臂对应的开关指令值是否均为0，
若是，则控制所述三相桥臂中任意一相桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制其他桥臂的上桥臂和下桥臂均关断；
若否，则获取所述三相桥臂的开关指令值所对应的开通/关断指令并且根据所述开通/关断指令获取桥臂开通/关断指令。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“获取所述三相桥臂的开关指令值所对应的开通/关断指令”的步骤包括：
当开关指令值等于1时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别开通和关断；
当开关指令值等于0时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂均关断；
当开关指令值等于-1时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别关断和开通。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述电压值是0.5V。
与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：
1、本发明提供的高压直流输电换流器中第一换流电路是由多个功率子模块级联构成的换流电路，该第一换流电路可以输出正、负极性的多电平电压，从而可以在高压交流电压源侧发生故障时实现故障穿越。
2、本发明中第一换流电路与高压直流电压源连接，其可以将高压直流电流源的直流电转换为第二换流电路所需的交流脉冲电压，而第二换流电路可以利用该交流脉冲电压驱动相应的电力电子器件开通或关断。在此过程中，无需考虑高压交流电压源侧的电压相位，从而可以有效避免高压直流输电换流器发生换相失败。
附图说明
图1是本发明实施例中一种高压直流输电换流器的主要结构示意图；
图2是本发明实施例中一种功率子模块的主要结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中高压直流输电换流器的主要结构。如图1所示，本实施例中高压直流输电换流器主要包括第一换流电路和第二换流电路。具体地，第一换流电路可以包括多个功率子模块(图1所示的功率子模块PM-1至功率子模块PM-K)，每个功率子模块的直流侧端口顺次连接而形成第一换流电路的直流侧端口(图1所示的端子P与端子N构成的直流侧端口)。第二换流电路的直流侧端口与第一换流电路的直流侧端口连接，第二换流电路的交流侧端口与高压交流电压源连接，第一换流电路的直流侧端口还与高压直流电流源连接。第一换流电路可以将高压直流电源的直流电转换为第二换流电路所需的直流电压，而第二换流电路可以将直流电转换为交流电。
在本实施例中，第一换流电路是由多个具有相同结构的功率子模块级联构成的换流电路，该换流电路通过改变功率子模块的串联数量，可以灵活地调整交流脉冲输出电压的电压幅值。可选的，功率子模块可以是全H桥型功率子模块。
继续参阅附图2，图2示例性示出了本实施例中图1所示第一换流电路所采用的功率子模块的主要结构。如图2所示，本实施例中功率子模块可以包括直流电容Cdc、第一电力电子器件S1、第二电力电子器件S2、第三电力电子器件S3和第四电力电子器件S4。
可选的，本实施例中第一电力电子器件S1、第二电力电子器件S2、第三电力电子器件S3、第四电力电子器件S4可以是全控型功率半导体器件，如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或集成门极换流晶闸管(IntegratedGate Commutated Thyristor，IGCT)等器件。同时，这些全控型功率半导体器件均为三端器件，如MOSFET包含源极、漏极和门极，IGBT包含集电极、发射极和栅极，IGCT包含集电极、发射极和栅极。其中，源极、漏极、集电极和发射极是主电极，门极和栅极是控制极。为了清楚描述功率子模块的结构，本发明中将电力电子器件中电源输入方向的主电极描述为第一主电极(如MOSFET的漏极和IGBT的集电极)，电源输出方向的主电极描述为第二主电极(如MOSFET的源极和IGBT的发射极)。
具体地，本实施例中图2所示的功率子模块中第一电力电子器件S1的第一主电极分别与直流电容Cdc的正极以及第三电力电子器件S3的第一主电极连接，第一电力电子器件S1的第二主电极与第二电力电子器件S2的第一主电极连接。第二电力电子器件S2的第二主电极分别与直流电容Cdc的负极以及第四电力电子器件S4的第二主电极连接。第三电力电子器件S3的第二主电极与第四电力电子器件S4的第一主电极连接。同时，该功率子模块的直流侧端口中端子r1设置于第一电力电子器件S1的第二主电极与第二电力电子器件S2的第一主电极之间，端子r2设置于第三电力电子器件S3的第二主电极与第四电力电子器件S4的第一主电极之间。
在本实施例中，第二换流电路可以是由半控型电力电子器件构成的三相桥式换流电路，该三相桥式换流电路包括三相桥臂和三个单相交流端子，每个桥臂均包括上桥臂和下桥臂，而每个上桥臂和每个下桥臂均包括电力电子器件单元，每个电力电子器件单元均包括半控型电力电子器件。可选的，该半控型电力电子器件是晶闸管。
具体地，本实施例中每相桥臂的上桥臂中电力电子器件单元的第一主电极均与第一换流电路的直流侧端口的正极连接，每相桥臂的下桥臂中电力电子器件单元的第二主电极均与第一换流电路的直流侧端口的负极连接。每个上桥臂中电力电子器件单元的第二主电极分别与相应的每个下桥臂中电力电子器件单元的第一主电极连接。每个单相交流端子分别设置于每相桥臂的上桥臂与下桥臂之间，单相交流端子分别与高压交流电压源的一个相线连接。
要说明的是，当电力电子器件单元包括一个电力电子器件时，该电力电子器件单元的第一主电极指的是这一个电力电子器件的第一主电极，该电力电子器件单元的第二主电极指的是这一个电力电子器件的第二主电极。当电力电子器件单元包括多个串联的电力电子器件时，该电力电子器件单元的第一主电极指的是首端电力电子器件的第一主电极，该电力电子器件单元的第二主电极指的是末端电力电子器件的第二主电极。
例如，电力电子器件单元包括电力电子器件S1、电力电子器件S2和电力电子器件S3，并且电力电子器件S1的第二主电极与电力电子器件S2的第一主电极连接，电力电子器件S2的第二主电极与电力电子器件S3的第一主电极连接。此时，电力电子器件单元的第一主电极即是电力电子器件S1的第一主电极，电力电子器件单元的第二主电极即是电力电子器件S3的第二主电极。
再次参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中一种第二换流电路的主要结构。如图1所示，本实施例中第二换流电路是基于晶闸管的三相桥式换流电路。具体地，该三相桥式换流电路中第一相桥臂的上桥臂包括晶闸管T1，下桥臂包括晶闸管T2，并且晶闸管T1的阴极与晶闸管T2的阳极连接。该三相桥式换流电路中第二相桥臂的上桥臂包括晶闸管T3，下桥臂包括晶闸管T4，并且晶闸管T3的阴极与晶闸管T4的阳极连接。该三相桥式换流电路中第三相桥臂的上桥臂包括晶闸管T5，下桥臂包括晶闸管T6，并且晶闸管T5的阴极与晶闸管T6的阳极连接。第一相交流端子可以设置于晶闸管T1与晶闸管T2之间，第二相交流端子可以设置于晶闸管T3与晶闸管T4之间，第三相交流端子可以设置于晶闸管T5与晶闸管T6之间，并且第一相交流端子、第二相交流端子和第三相交流端子可以分别与高压交流电压源的A相线、B相线和C相线连接。
继续参阅附图1，图1所示的高压直流输电换流器还可以包括滤波电路，该滤波电路可以包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容(图1所示的电容C1、电容C2和电容C3)。具体地，第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的正极分别与三个单相交流端子连接，第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的负极均相互连接。
进一步地，本实施例中可以按照下列步骤对上述换流器实施例所述的高压直流输电换流器进行控制，具体为：
步骤S101：获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令。
具体地，本实施例中的桥臂开通/关断指令可以是控制高压直流输电换流器在任意时刻均维持一个上桥臂和一个下桥臂处于开通状态的控制指令，也可以是控制高压直流输电换流器中所有桥臂均关断的控制指令。
在本实施例的一个优选实施方案中，可以按照下列步骤获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令：
步骤S1011：计算三相桥式换流电路中每相桥臂对应的虚拟相电流。具体地，本实施例中可以按照下式所示的方法计算每相桥臂对应的虚拟相电流：
公式(1)中各参数含义是：
iv_a、iv_b和iv_c分别是高压交流电压源中A相线、B相线和C相线所接入桥臂对应的虚拟相电流，im_a、im_b和im_c分别是iv_a、iv_b和iv_c对应的虚拟中间电流，“min()”表示最小值函数。
虚拟中间电流iv_a、iv_b和iv_c如下式(2)所示：
公式(2)中各参数含义是：
iaref、ibref和icref分别是预设的三相桥式换流电路的A相交流电压参考值、B相交流电压参考值和C相交流电压参考值。本实施例中可以按照下式(3)所示的方法计算iaref、ibref和icref：
公式(3)中各参数含义是：
Idc是高压直流电流源的直流输出电流，m是预设的调制比且0≤m≤1，f是预设的交流电流的频率，t表示时间。
步骤S1012：对虚拟相电流和预设的载波信号进行比较，并且根据比较结果获取每个虚拟相电流的触发脉冲。
具体地，本实施例中可以按照下列步骤获取每个虚拟相电流的触发脉冲：若虚拟相电流大于等于载波信号，则触发脉冲是电压幅值为预设的电压值且电压极性为正极的脉冲信号。若虚拟相电流小于载波信号，则触发脉冲是电压幅值为电压值且电压极性为负极的脉冲信号。
可选的，本实施例中电压值是0.5V，若虚拟相电流大于等于载波信号则触发脉冲是电压幅值为+0.5V的脉冲信号，若虚拟相电流小于载波信号则触发脉冲是电压幅值为-0.5V的脉冲信号。
步骤S1013：根据触发脉冲和预设的开关策略，获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令。
本实施例中某相桥臂对应的开关策略可以包括多个开关指令值以及每个开关指令值对应的开通/关断指令，开关指令值取决于预设的第一虚拟相电流与预设的第二虚拟相电流所对应触发脉冲的电压幅值之差，第一虚拟相电流指的是某相桥臂的虚拟相电流，第二虚拟相电流指的是滞后于第一虚拟相电流120°的虚拟相电流。
具体地，本实施例中可以按照下列公式(4)、公式(5)和公式(6)分别计算高压交流电压源中A相线、B相线和C相线所接入桥臂对应的开关指令值：
gA＝Wiv_a-Wiv_b (4)
公式(4)中各参数含义是：
gA是A相线所接入桥臂对应的开关指令值，Wiv_a是A相线所接入桥臂的虚拟相电流iv_a所对应触发脉冲的电压幅值，Wiv_b是B相线所接入桥臂的虚拟相电流iv_b所对应触发脉冲的电压幅值。
gB＝Wiv_b-Wiv_c (5)
公式(5)中各参数含义是：
gB是B相线所接入桥臂对应的开关指令值，Wiv_c是C相线所接入桥臂的虚拟相电流iv_c所对应触发脉冲的电压幅值。
gC＝Wiv_c-Wiv_a (6)
公式(6)中各参数含义是：
gC是C相线所接入桥臂对应的开关指令值。
进一步地，当步骤S1012中获取每个虚拟相电流的触发脉冲所使用的电压值是0.5V时，开关策略中开关指令值可以包括1、0和-1。此时，可以判断三相桥式换流电路中三相桥臂对应的开关指令值是否均为0，随后根据判断结果来获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令，具体为：
当三相桥臂对应的开关指令值都是0时，桥臂开通/关断指令可以包括控制三相桥臂中任意一相桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制其他桥臂的上桥臂和下桥臂均关断。
例如，桥臂开通/关断指令可以包括控制A相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制B相线和C相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均关断，或者控制B相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制A相线和C相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均关断，或者控制C相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制A相线和B相线所接入桥臂的上桥臂和下桥臂均关断。
当三相桥臂对应的开关指令值不全是0时，可以获取三相桥臂的开关指令值所对应的开通/关断指令，进而根据开通/关断指令来获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令。
在本实施例中，当开关指令值等于1时，开通/关断指令可以包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别开通和关断。当开关指令值等于0时，开通/关断指令可以包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂均关断。当开关指令值等于-1时，开通/关断指令可以包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别关断和开通。
下面以公式(7)、公式(8)和公式(9)为例，对图1所示的三相桥式换流电路中每相桥臂的开关策略进行说明。
步骤S102：对桥臂开通/关断指令所指定的上桥臂和下桥臂施加导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压大于预设的第一电压值(该第一电压值取决于相应上桥臂和下桥臂对应的单相交流端子所接入相线之间的线电压)来控制该上桥臂和该下桥臂开通，并且/或者
撤销桥臂开通/关断指令所指的上桥臂和下桥臂的导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压小于预设的第二电压值该第二电压值取决于相应上桥臂和下桥臂对应的单相交流端子所接入相线之间的线电压)来控制该上桥臂和该下桥臂关断。
下面以图1所示的高压直流输电换流器为例，对上述第一换流电路中桥臂的开通/关断过程进行说明。
假设，当前时刻图1所示的高压直流输电换流器中第二换流电路中晶闸管T1和晶闸管T6处于开通状态，其他晶闸管处于关断状态，而下一时刻的桥臂开通/关断指令包括控制晶闸管T1和晶闸管T6关断并且控制晶闸管T2和晶闸管T5开通。具体地，可以按照下列步骤控制高压直流输电换流器：
根据桥臂开通/关断指令在下一时刻撤销施加在晶闸管T1的门极与阴极之间的导通触发信号以及施加在晶闸管T6的门极与阴极之间的导通触发信号，并且控制第一换流电路的交流脉冲输出电压小于第一电压值(即线电压uAC)。也就是说，晶闸管T1和晶闸管T6承受反向电压，当检测到导通触发信号撤销后即可实现关断。
在晶闸管T1和晶闸管T6被关断后触发导通晶闸管T2和晶闸管T5(即在晶闸管T2的门极与阴极之间施加导通触发信号，以及在晶闸管T5的门极与阴极之间施加导通触发信号)，并且控制第一换流电路的交流脉冲输出电压大于第一电压值(即线电压uAC)。也就是说，晶闸管T2和晶闸管T5承受正向电压，当检测到导通触发信号后即可实现开通。
进一步假设，当前时刻图1所示的高压直流输电换流器中第二换流电路中晶闸管T1和晶闸管T6处于开通状态，其他晶闸管处于关断状态，而下一时刻的桥臂开通/关断指令仅包括控制晶闸管T1和晶闸管T6关断。具体地，可以按照下列步骤控制高压直流输电换流器：
根据桥臂开通/关断指令在下一时刻撤销施加在晶闸管T1的门极与阴极之间的导通触发信号以及施加在晶闸管T6的门极与阴极之间的导通触发信号，并且控制第一换流电路的交流脉冲输出电压小于第一电压值(即线电压uAC)。也就是说，晶闸管T1和晶闸管T6承受反向电压，当检测到导通触发信号撤销后即可实现关断。
本实施例中通过第一换流电路的交流脉冲输出电压来控制第二换流电路中电力电子器件的开通和关断，无需考虑高压交流电压源侧的电压相位，从而可以有效避免高压直流输电换流器发生换相失败。同时，第一换流电路由多个功率子模块级联构成，能够输出多电平交流电压，从而可以在高压交流电压源侧发生故障时实现故障穿越。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本发明的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的PC来实现。在列举了若干模块的单元权利要求中，这些模块中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种高压直流输电换流器，其特征在于包括第一换流电路和第二换流电路；
所述第一换流电路包括多个功率子模块，每个所述功率子模块的直流侧端口顺次连接而形成所述第一换流电路的直流侧端口；
所述第二换流电路的直流侧端口与所述第一换流电路的直流侧端口连接，所述第二换流电路的交流侧端口与高压交流电压源连接，所述第一换流电路的直流侧端口还与高压直流电流源连接。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电换流器，其特征在于，所述第二换流电路是三相桥式换流电路；所述三相桥式换流电路包括三相桥臂和三个单相交流端子，所述桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括电力电子器件单元；
每相所述桥臂的上桥臂中电力电子器件单元的第一主电极均与所述第一换流电路的直流侧端口的正极连接，所述每相桥臂的下桥臂中电力电子器件单元的第二主电极均与所述直流侧端口的负极连接；
每个所述上桥臂中电力电子器件单元的第二主电极分别与相应的每个下桥臂中电力电子器件单元的第一主电极连接；
每个所述单相交流端子分别设置于所述每相桥臂的上桥臂与下桥臂之间，所述单相交流端子分别与所述高压交流电压源的一个相线连接。
3.根据权利要求2所述的高压直流输电换流器，其特征在于，所述高压直流输电换流器还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容；
所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的正极分别与所述三个单相交流端子连接，所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的负极均相互连接。
4.根据权利要求2所述的高压直流输电换流器，其特征在于，所述电力电子器件单元包括半控型电力电子器件。
5.一种权利要求2-4中任一项所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于包括：
获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令；
对所述桥臂开通/关断指令所指定的上桥臂和下桥臂施加导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压大于预设的第一电压值来控制所述上桥臂和下桥臂开通，并且/或者
撤销所述桥臂开通/关断指令所指的上桥臂和下桥臂的导通触发信号以及控制第一换流电路的交流脉冲输出电压小于预设的第二电压值来控制所述上桥臂和下桥臂关断；
其中，所述第一电压值和第二电压值均取决于相应上桥臂和下桥臂对应的单相交流端子所接入相线之间的线电压。
6.根据权利要求5所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，“获取三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令”的步骤包括：
计算所述三相桥式换流电路中每相桥臂对应的虚拟相电流；
对所述虚拟相电流和预设的载波信号进行比较，并且根据比较结果获取每个所述虚拟相电流的触发脉冲；
根据所述触发脉冲和预设的开关策略，获取所述三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令；
其中，某相桥臂对应的开关策略包括多个开关指令值以及每个所述开关指令值对应的开通/关断指令，所述开关指令值取决于预设的第一虚拟相电流与预设的第二虚拟相电流所对应触发脉冲的电压幅值之差，所述第一虚拟相电流是所述某相桥臂的虚拟相电流，所述第二虚拟相电流是滞后于所述第一虚拟相电流120°的虚拟相电流。
7.根据权利要求6所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，“计算所述三相桥式换流电路中每相桥臂对应的虚拟相电流”的步骤包括按照下式所示的方法计算所述每相桥臂对应的虚拟相电流：
其中，所述iv_a、iv_b和iv_c分别是所述高压交流电压源中A相线、B相线和C相线所接入桥臂对应的虚拟相电流，所述im_a、im_b和im_c分别是所述iv_a、iv_b和iv_c对应的虚拟中间电流，所述“min()”表示最小值函数；
所述虚拟中间电流iv_a、iv_b和iv_c如下式所示：
所述iaref、ibref和icref分别是预设的所述三相桥式换流电路的A相交流电压参考值、B相交流电压参考值和C相交流电压参考值。
8.根据权利要求7所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，所述A相交流电压参考值iaref、B相交流电压参考值ibref和C相交流电压参考值icref如下式所示：
其中，所述Idc是高压直流电流源的直流输出电流，所述m是预设的调制比且0≤m≤1，所述f是预设的交流电流的频率，所述t表示时间。
9.根据权利要求7所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，“对所述虚拟相电流和预设的载波信号进行比较，并且根据比较结果获取每个所述虚拟相电流的触发脉冲”的步骤包括：
若所述虚拟相电流大于等于所述载波信号，则所述触发脉冲是电压幅值为预设的电压值且电压极性为正极的脉冲信号；
若所述虚拟相电流小于所述载波信号，则所述触发脉冲是电压幅值为所述电压值且电压极性为负极的脉冲信号。
10.根据权利要求9所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，所述某相桥臂对应的开关策略中开关指令值包括1、0和-1；“根据所述触发脉冲和预设的开关策略，获取所述三相桥式换流电路的桥臂开通/关断指令”的步骤包括：
判断所述三相桥式换流电路中三相桥臂对应的开关指令值是否均为0，
若是，则控制所述三相桥臂中任意一相桥臂的上桥臂和下桥臂均开通并且控制其他桥臂的上桥臂和下桥臂均关断；
若否，则获取所述三相桥臂的开关指令值所对应的开通/关断指令并且根据所述开通/关断指令获取桥臂开通/关断指令。
11.根据权利要求10所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，“获取所述三相桥臂的开关指令值所对应的开通/关断指令”的步骤包括：
当开关指令值等于1时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别开通和关断；
当开关指令值等于0时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂均关断；
当开关指令值等于-1时，所述开通/关断指令包括控制当前相桥臂中的上桥臂和下桥臂分别关断和开通。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的高压直流输电换流器的控制方法，其特征在于，所述电压值是0.5V。
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