CN109980673A - 一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，基于模块化多电平换流器带电投入运行装置。使换流器在开路状态下进行预充电，同时检测子模块是否异常，处理完异常后再执行换流器短路充电，直至符合投入运行条件。本方案可以在正式充电之前排除异常子模块，同时使阀组在执行短路充电之前完成预充电，降低直流侧短路充电复杂性，简化充电策略，为换流器平稳投入运行创造良好条件。本发明同时公开了一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输配电领域，具体涉及一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法及控制系统。
背景技术
随着一系列柔性直流应用工程的建设投运，我国柔性直流工程技术向着更高电压等级、更大传输容量、架空线路比例更高的方向发展。为了达到更高直流电压等级，一种可行性很高的解决方案是采用双阀组串联运行，每一极均由两个对称单极换流器串联而成。
对于这样的主电路拓扑，存在一种重要的工况：半压运行变换为全压运行。在半压运行工况下，一个极只有一个阀组投入运行，与之串联另外一个阀组被旁路，不在运行状态。当半压运行变换为全压运行时，旁路阀组需要在两端短路的状态下完成充电，最终解锁并投入功率传输回路中。而阀组短路充电的算法往往非常复杂，且对换流器实时参数的变化适应性不强。
目前工程应用中，阀组投入策略均默认所有子模块为正常状态，在此基础上执行阀组充电乃至投入操作。但子模块数目众多，可能存在一定的异常个数，此时若仍然按照正常子模块来充电，可能导致子模块损坏事故；另外一方面，如果不经过开路情况下预充电检测措施，直接采用直流侧短路零模块电压充电方式，其充电策略比较复杂，有充电失败的风险，且子模块异常导致换流器实时参数变化，反过来影响阀组短路充电效果的准确性。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法及控制系统，可以解决目前换流器投入运行的方法中无法判断子模块异常、短路充电算法不能适应实际换流器参数变化的问题。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，所述方法基于模块化多电平换流器带电投入运行装置。
所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；
所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；
所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；
所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路。
所述方法的步骤包括：
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
进一步地，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块，或者是全部为全桥型子模块。
进一步地，所述附加回路，包含第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；所述第一支路包含第一开关Q1，所述第二支路包含第二开关Q2，所述第三支路包含第三开关Q3，所述第四支路包含第四开关Q4；所述第一支路的一端与所述第二支路的一端相连，公共端为第一端子n1；所述第二支路的另一端与所述第三支路的一端相连，公共端子为第二端子n2；所述第三支路的另一端子与所述第四支路的一端相连，公共端子为第三端子n3；所述第四支路的另一端子与所述第一支路的另一端子相连，公共端子为第四端n4；所述第一端子n1与所述第四端子n4构成所述附加回路的第一直流端口；所述第二端子n2与所述第三端子n3构成所述附加回路的第二直流端口。
进一步地，所述的附加回路的开关可以为隔离开关、断路器或半导体开关，或者为以上元件的组合。
进一步地，使装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为开路，具体操作为：闭合所述第二支路的开关和所述第三支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第三支路的开关和所述第四支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第二支路的开关。
进一步地，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路，具体操作为：断开所述第一支路的开关，闭合所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第一支路、所述第二支路、所述第四支路的开关，断开所述第三支路的开关。
进一步地，所述半桥子模块至少包括两个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，一号可关断器件的负极与二号可关断器件的正极相连构成一号桥，一号可关断器件的正极作为一号桥的正极，二号可关断器件的负极作为一号桥的负极，一号可关断器件与二号可关断器件的连接点作为半桥子模块的第一端点，一号桥的负极作为半桥子模块的第二端点，一号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极与储能元件的负极相连。
进一步地，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块；所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
进一步地，所述半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。
进一步地，所述闭锁具体为：关断子模块中所有可关断器件。
进一步地，所述全桥子模块至少包括四个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，第一可关断器件的负极与第二可关断器件的正极相连构成一号桥，第一可关断器件的正极作为一号桥的正极，第二可关断器件的负极作为一号桥的负极，第一可关断器件与第二可关断器件的连接点作为全桥子模块的第一端点，第三可关断器件的负极与第四可关断器件的正极相连构成二号桥，第三可关断器件的正极作为二号桥的正极，第四可关断器件的负极作为二号桥的负极，第三可关断器件与第四可关断器件的连接点作为全桥子模块的第二端点，一号桥的正极、二号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极、二号桥的负极与储能元件的负极相连。
进一步地，所述子模块异常情况包括：子模块出现通讯故障或者出现故障旁路。
本发明同时提供了一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，所述控制系统基于模块化多电平换流器带电投入运行装置，
所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；
所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；
所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；
所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路；
所述控制系统包括：
操作控制单元一，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
预充电控制模块，用于闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块，然后再次闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若无子模块异常，则触发操作控制单元二；
操作控制单元二，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；然后触发充电模块；
充电模块，用于对换流器执行充电策略，直至达到投入条件，然后触发操作控制单元三；
操作控制单元三，用于操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
进一步地，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块，或者是全部为全桥型子模块。
进一步地，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块；所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
进一步地，所述半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。
进一步地，所述闭锁具体为：关断子模块中所有可关断器件。
采用本方案的有益效果是，可以在正式充电之前排除异常子模块，同时使阀组在执行短路充电之前完成预充电，显著缓解短路充电策略的算法压力，为换流器平稳投入运行创造良好条件。
附图说明
图1为部分子模块为全桥型、其余子模块为半桥型的换流器示意图；
图2为全桥型子模块示意图；
图3为半桥型子模块示意图；
图4(a)为半闭锁全桥子模块示意图一；
图4(b)为半闭锁全桥子模块示意图二；
图5为一种附加回路示意图；
图6为一种模块化多电平换流器投入运行的装置示意图；
图7(a)为一种装置直流端等效为短路、换流器直流端等效为开路的示意图一；
图7(b)为一种装置直流端等效为短路、换流器直流端等效为开路的示意图二；
图8(a)为一种装置直流端等效为短路、换流器直流端等效为短路的示意图一；
图8(b)为一种装置直流端等效为短路、换流器直流端等效为短路的示意图二；
图9为模块化换流器投入运行后的示意图；
图10为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例1流程图；
图11为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例2流程图；
图12为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例3流程图；
图13为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例4流程图。
图14为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例5流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出了一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，所述方法基于模块化多电平换流器带电投入运行装置。如图6所示为一种模块化多电平换流器投入运行的装置示意图。所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路。附加回路的开关可以为隔离开关、断路器或半导体开关，或者为以上元件的组合。
如图10所示为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例一流程图。所述方法的步骤包括：
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
在一个实施例中，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块。部分子模块为全桥型、其余子模块为半桥型的换流器如图1所示。端子A、端子B和端子C组成换流器的交流端口，端子P和端子N组成换流器的直流端口。
在另一个实施例中所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块。
所述全桥子模块至少包括四个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，第一可关断器件的负极与第二可关断器件的正极相连构成一号桥，第一可关断器件的正极作为一号桥的正极，第二可关断器件的负极作为一号桥的负极，第一可关断器件与第二可关断器件的连接点作为全桥子模块的第一端点，第三可关断器件的负极与第四可关断器件的正极相连构成二号桥，第三可关断器件的正极作为二号桥的正极，第四可关断器件的负极作为二号桥的负极，第三可关断器件与第四可关断器件的连接点作为全桥子模块的第二端点，一号桥的正极、二号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极、二号桥的负极与储能元件的负极相连。全桥型子模块如图2所示，其中，全桥型子模块的第一可关断器件为Q1f，第二可关断器件为Q2f，第三可关断器件为Q3f，第四可关断器件为Q4f。
所述半桥子模块至少包括两个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，一号可关断器件的负极与二号可关断器件的正极相连构成一号桥，一号可关断器件的正极作为一号桥的正极，二号可关断器件的负极作为一号桥的负极，一号可关断器件与二号可关断器件的连接点作为半桥子模块的第一端点，一号桥的负极作为半桥子模块的第二端点，一号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极与储能元件的负极相连。半桥型子模块换流器如图3所示，其中，半桥型子模块的第一可关断器件为Q1h，第二可关断器件为Q2h。
当构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块。
图11所示为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例2流程图，本实施例中构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块。
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块，对换流器预充电；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
图12为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例3流程图，本实施例中构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块。
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，闭锁全部子模块，对换流器预充电；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
图13所示为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例4流程图。
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块，对换流器预充电；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
图14所示为一种模块化多电平换流器投入运行的方法实施例5流程图。
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，半闭锁全部子模块，对换流器预充电；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
上述各实施例中，半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。半闭锁全桥子模块如图4(a)、图4(b)所示。导通第一可关断器件Q1f，关断第二可关断器件Q2f、第三可关断器件Q3f、第四可关断器件Q4f，如图4(a)所示；或者导通第四可关断器件Q4f，关断第1可关断器件Q1f、第二可关断器件Q2f、第三可关断器件Q3f，如图4(b)所示，或者导通第二可关断器件Q4f，关断第1可关断器件Q1f、第三可关断器件Q2f、第四可关断器件Q3f；或者导通第三可关断器件Q4f，关断第1可关断器件Q1f、第二可关断器件Q2f、第四可关断器件Q3f。
上述各实施例中，闭锁子模块具体为：关断子模块中所有可关断器件。
上述各实施例中，子模块异常情况包括：子模块出现通讯故障或者出现故障旁路，及其他非正常工作状态。上述一种附加回路的具体实施例如图5所示，包含第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；所述第一支路包含第一开关Q1，所述第二支路包含第二开关Q2，所述第三支路包含第三开关Q3，所述第四支路包含第四开关Q4；所述第一支路的一端与所述第二支路的一端相连，公共端为第一端子n1；所述第二支路的另一端与所述第三支路的一端相连，公共端子为第二端子n2；所述第三支路的另一端子与所述第四支路的一端相连，公共端子为第三端子n3；所述第四支路的另一端子与所述第一支路的另一端子相连，公共端子为第四端n4；所述第一端子n1与所述第四端子n4构成所述附加回路的第一直流端口；所述第二端子n2与所述第三端子n3构成所述附加回路的第二直流端口。附加回路的开关可以为隔离开关、断路器或半导体开关，或者为以上元件的组合。本实施例中四个开关均采用断路器。
上述各实施例中一种装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为开路的示意图如图7(a)、7(b)所示。使装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为开路，具体操作可以为：闭合所述第二支路的开关和所述第三支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第三支路的开关和所述第四支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第二支路的开关。也可以为其它实现装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为开路的操作。
上述各实施例中一种装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为短路的示意图如图8(a)、8(b)所示。具体操作可以为：断开所述第一支路的开关，闭合所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第一支路、所述第二支路、所述第四支路的开关，断开所述第三支路的开关。也可以为其它实现置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路的操作。
模块化换流器投入运行后的示意图如图9所示。结合上述附加回路的具体实施例，本发明提供一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法的具体实施例，步骤如下：
步骤(a1)、操作附加回路，合上第二开关Q2和第三开关Q3，断开第一开关Q1和第四开关Q4，或者合上第三开关Q3和第四开关Q4，断开第一开关Q1和第二开关Q2，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路。如图7所示。
步骤(a2)、闭合交流开关，对换流器进行预充电，半闭锁全桥子模块，导通第一可关断器件Q1f，关断第二可关断器件Q2f、第三可关断器件Q3f、第四可关断器件Q4f；或者导通第四可关断器件Q4f，关断第1可关断器件Q1f、第二可关断器件Q2f、第三可关断器件Q3f。使之等效为半桥子模块，如图4所示。闭锁半桥子模块。检测子模块异常情况。若出现子模块异常，则执行步骤(a3)；若无子模块异常，则执行步骤(a4)。
步骤(a3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块。再次执行步骤(a2)。
步骤(a4)、操作附加回路，合上第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4，断开第一开关Q1，或者合上第一开关Q1、第二开关Q2和第四开关Q4，断开第三开关Q3。使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路，如图8所示。
步骤(a5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件。
步骤(a6)、操作附加回路，合上第二开关Q2和第四开关Q4，断开第一开关Q1和第三开关Q3，将换流器投入直流运行回路中，如图9所示。
结合上述附加回路的具体实施例，本发明还提供另一种一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法的具体实施例，步骤如下：
步骤(b1)、操作附加回路，合上第二开关Q2和第三开关Q3，断开第一开关Q1和第四开关Q4，或者合上第三开关Q3和第四开关Q4，断开第一开关Q1和第二开关Q2，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路，如图7所示。
步骤(b2)、闭合交流开关，对换流器进行预充电,闭锁全桥子模块和半桥子模块。若出现子模块异常，则执行步骤(b3)；若无子模块异常，则执行步骤(b4)。
步骤(b3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块。再次执行步骤(b2)。
步骤(b4)、操作附加回路，合上第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4，断开第一开关Q1，或者合上第一开关Q1、第二开关Q2和第四开关Q4，断开第三开关Q3。使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路，如图8所示。
步骤(b5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件。
步骤(b6)、操作附加回路，合上第二开关Q2和第四开关Q4，断开第一开关Q1和第三开关Q3，将换流器投入直流运行回路中，如图9所示。
本发明在附加回路操作的配合下引入预充电阶段，在这一阶段同时完成子模块异常检查和换流阀的初步充电，使换流阀在短路充电前达到一定的荷电量，缓解换流阀短路充电的压力，提高充电成功率。
本发明还提供了一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统的具体实施例，所述控制系统基于模块化多电平换流器带电投入运行装置，
所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；
所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；
所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；
所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路；
所述控制系统包括：
操作控制单元一，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
预充电控制模块，用于闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块，然后再次闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若无子模块异常，则触发操作控制单元二；
操作控制单元二，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；然后触发充电模块；
充电模块，用于对换流器执行充电策略，直至达到投入条件，然后触发操作控制单元三；
操作控制单元三，用于操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
优选的方案中，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块，或者是全部为全桥型子模块。
优选的方案中，所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块；所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
优选的方案中，所述半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。
优选的方案中，所述闭锁具体为：关断子模块中所有可关断器件。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (17)
1.一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于，所述方法基于模块化多电平换流器带电投入运行装置，
所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；
所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；
所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；
所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路；
所述方法的步骤包括：
步骤(1)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
步骤(2)、闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则执行步骤(3)；若无子模块异常，则执行步骤(4)；
步骤(3)、闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块；再次执行步骤(2)；
步骤(4)、操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；
步骤(5)、对换流器执行充电策略，直至达到投入条件；
步骤(6)、操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
2.如权利要求1所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块，或者是全部为全桥型子模块。
3.如权利要求1所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述附加回路，包含第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；所述第一支路包含第一开关Q1，所述第二支路包含第二开关Q2，所述第三支路包含第三开关Q3，所述第四支路包含第四开关Q4；所述第一支路的一端与所述第二支路的一端相连，公共端为第一端子n1；所述第二支路的另一端与所述第三支路的一端相连，公共端子为第二端子n2；所述第三支路的另一端子与所述第四支路的一端相连，公共端子为第三端子n3；所述第四支路的另一端子与所述第一支路的另一端子相连，公共端子为第四端n4；所述第一端子n1与所述第四端子n4构成所述附加回路的第一直流端口；所述第二端子n2与所述第三端子n3构成所述附加回路的第二直流端口。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述的附加回路的开关可以为隔离开关、断路器或半导体开关，或者为以上元件的组合。
5.如权利要求3所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：使装置的直流端口等效为短路、换流器的直流端口等效为开路，具体操作为：闭合所述第二支路的开关和所述第三支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第三支路的开关和所述第四支路的开关，断开所述第一支路的开关和所述第二支路的开关。
6.如权利要求3所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路，具体操作为：断开所述第一支路的开关，闭合所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路的开关；或者为：闭合所述第一支路、所述第二支路、所述第四支路的开关，断开所述第三支路的开关。
7.如权利要求2所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述半桥子模块至少包括两个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，一号可关断器件的负极与二号可关断器件的正极相连构成一号桥，一号可关断器件的正极作为一号桥的正极，二号可关断器件的负极作为一号桥的负极，一号可关断器件与二号可关断器件的连接点作为半桥子模块的第一端点，一号桥的负极作为半桥子模块的第二端点，一号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极与储能元件的负极相连。
8.如权利要求2所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块；所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
9.如权利要求8所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。
10.如权利要求8所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述闭锁具体为：关断子模块中所有可关断器件。
11.如权利要求2所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述全桥子模块至少包括四个带反并联二极管的可关断器件、一个储能元件，第一可关断器件的负极与第二可关断器件的正极相连构成一号桥，第一可关断器件的正极作为一号桥的正极，第二可关断器件的负极作为一号桥的负极，第一可关断器件与第二可关断器件的连接点作为全桥子模块的第一端点，第三可关断器件的负极与第四可关断器件的正极相连构成二号桥，第三可关断器件的正极作为二号桥的正极，第四可关断器件的负极作为二号桥的负极，第三可关断器件与第四可关断器件的连接点作为全桥子模块的第二端点，一号桥的正极、二号桥的正极与储能元件的正极相连，一号桥的负极、二号桥的负极与储能元件的负极相连。
12.如权利要求1所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行的方法，其特征在于：所述子模块异常情况包括：子模块出现通讯故障或者出现故障旁路。
13.一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，其特征在于，所述控制系统基于模块化多电平换流器带电投入运行装置，
所述装置包括模块化多电平换流器和附加回路；
所述附加回路包括两端口分别为第一直流端口和第二直流端口；
所述附加回路的第一直流端口并联在所述模块化多电平换流器的直流端口；所述模块化多电平换流器的交流端口形成所述装置的交流端口，所述附加回路的第二直流端口形成所述装置的直流端口；
所述附加回路由开关构成，通过附加回路实现装置的直流端口等效为短路或者开路，换流器的直流端口等效为短路或者开路；
所述控制系统包括：
操作控制单元一，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为开路；
预充电控制模块，用于闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若出现子模块异常，则闭锁全部子模块，断开交流开关，处理异常子模块，然后再次闭合交流开关，通过预充电方式检测子模块异常情况；若无子模块异常，则触发操作控制单元二；
操作控制单元二，用于操作附加回路，使装置的直流端口等效为短路，换流器的直流端口等效为短路；然后触发充电模块；
充电模块，用于对换流器执行充电策略，直至达到投入条件，然后触发操作控制单元三；
操作控制单元三，用于操作附加回路，将换流器投入直流运行回路中。
14.如权利要求13所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，其特征在于：所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块，部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块，或者是全部为全桥型子模块。
15.如权利要求13所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，其特征在于：所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块部分为全桥型子模块、其余为半桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁全桥子模块，闭锁半桥子模块；其二是闭锁全部子模块；所述模块化多电平换流器，构成换流器桥臂的子模块全部为全桥型子模块时，所述预充电包含两种方式，其一是半闭锁部分全桥子模块，闭锁部分全桥子模块；其二是半闭锁全部子模块。
16.如权利要求15所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，其特征在于：所述半闭锁全桥子模块具体为：开通全桥子模块中的任意一个可关断器件，关断其他可关断器件。
17.如权利要求15所述的一种模块化多电平换流器带电投入运行控制系统，其特征在于：所述闭锁具体为：关断子模块中所有可关断器件。
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