CN110277935B - 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法 - Google Patents

一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110277935B
CN110277935B CN201910647521.9A CN201910647521A CN110277935B CN 110277935 B CN110277935 B CN 110277935B CN 201910647521 A CN201910647521 A CN 201910647521A CN 110277935 B CN110277935 B CN 110277935B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power module
multilevel converter
modular multilevel
bypass
fault power
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.)
Active
Application number
CN201910647521.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110277935A (zh
Inventor
范心明
李新
董镝
宋安琪
罗容波
李峰
孙广慧
李国伟
王俊波
唐琪
黎小龙
彭元泉
杨启明
李亮明
潘志图
赵云云
康成
石山
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.)
Guangdong Power Grid Co Ltd
Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Original Assignee
Guangdong Power Grid Co Ltd
Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
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 Guangdong Power Grid Co Ltd, Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp filed Critical Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN201910647521.9A priority Critical patent/CN110277935B/zh
Publication of CN110277935A publication Critical patent/CN110277935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110277935B publication Critical patent/CN110277935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements 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故障功率模块的旁路控制方法，包括以下步骤：1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令；2)判断故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂电流值Iarm是否超过桥臂电流保护定值Iarm_MAX？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；3)执行暂时性闭锁故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令；4)判断故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。本发明可以有效降低功率模块旁路功能对功率模块中电容容量和旁路机械开关合闸速度的要求，减少模块化多电平换流器的体积和成本，提高可靠性。

Description

一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法
技术领域
本发明涉及换流器功率模块旁路控制技术领域，更具体地，涉及一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法。
背景技术
随着化石能源短缺和环境污染问题的不断加剧，人们对风电、太阳能等分布式可再生清洁能源接入的需求也越来越迫切，基于电压源型换流器(voltage sourceconverter，VSC)的高压直流输电系统一方面具有有功、无功功率可独立灵活控制的特点，另一方面高压直流输电系统可向无源系统供电，波形质量好，潮流翻转时电压极性不需要改变，为大规模可再生能源接入提供了有效解决方案。其中，通过子模块级联的模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC，以下均统称MMC)不但避免了两电平/三电平VSC的IGBT直串问题，较低的IGBT开关频率也降低了换流器的损耗，成为高压直流输电系统领域发展的热点。通过环流注入等控制策略可以降低MMC中功率模块的电容电压波动，减少功率模块中电容数量，提高MMC的功率密度。但是，受限于功率模块较低的过电压水平以及较慢的旁路速度(一般不低于5ms)，故障功率模块闭锁旁路过程中，桥臂电流仍会通过上管IGBT中反并联二极管流入故障模块电容中，抬升故障功率模块的电压，为了保护故障功率模块的安全退出，现有工程仍然保留大部分的功率模块电容。
MMC由六个桥臂组成，理论计算和仿真结果表明，对于某一相单元而言,当MMC上(下)桥臂闭锁时,下(上)桥臂仍可近似输出调制波对应的基频交流分量，也就是说，故障功率模块旁路过程中，如果选择性暂时闭锁故障功率模块所在桥臂的功率模块，可以实现MMC的故障穿越特性与各桥臂均不闭锁时相近。
发明内容
本发明为降低功率模块旁路功能对功率模块中电容容量和旁路机械开关合闸速度的要求，减小模块化多电平换流器的体积和成本，提高系统的可靠性，提供一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，所述模块化多电平换流器包括若干个功率模块，包括以下步骤：
1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令；
2)判断所述故障功率模块所在的模块化多电平换流器桥臂电流值Iarm是否超过桥臂的电流保护定值Iarm_MAX？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；
3)执行暂时性闭锁所述故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令；
4)判断所述故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；
5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。
优选地，步骤1)所述的模块化多电平换流器故障功率模块执行触发旁路操作的指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。
优选地，步骤2)所述的电流保护定值Iarm_MAX的大小由模块化多电平换流器功率模块的过电压水平、电容容量和旁路机械的开关合闸速度共同决定，保证了在满容量逆变的工况下，故障功率模块可以完成旁路操作，而不会触发功率模块过压保护动作。
优选地，步骤3)所述的指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。
优选地，步骤4)所述的判断故障功率模块是否完成旁路操作指令的方法为：通过故障功率模块反馈给模块化多电平换流器控制系统的旁路指令完成程度信号判断。
优选地，所述模块化多电平换流器的控制系统下发指令均是通过光纤的方式实现，保证了传输信号的质量和效率。
优选地，步骤4)所述故障功率模块的旁路控制操作成功的标志为：模块化多电平换流器恢复正常运行状态。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
1)本发明的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，仅需要比较故障功率模块所在桥臂的电流Iarm与桥臂电流保护定值Iarm_MAX，判据简单。
2)当故障功率模块所在桥臂的电流Iarm超过桥臂电流保护定值Iarm_MAX时，只需要闭锁故障功率模块所在桥臂的全部功率模块，操作简单。
3)可有效降低功率模块旁路功能对电容容量和旁路机械开关合闸速度的要求，有利于减小模块化多电平换流器的体积和成本，提高模块化多电平换流器的可靠性。
附图说明
图1为模块化多电平换流器故障功率模块旁路控制方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法流程图，所述模块化多电平换流器包括若干个功率模块，旁路控制方法的具体实施步骤如下：
1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令，指令由模块化多电平换流器的控制系统下发；
2)判断故障功率模块所在的模块化多电平换流器桥臂电流值Iarm是否超过桥臂的电流保护定值Iarm_MAX？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；
电流保护定值Iarm_MAX的大小由模块化多电平换流器功率模块的过电压水平、电容容量和旁路机械的开关合闸速度共同决定，保证了在满容量逆变的工况下，故障功率模块可以完成旁路操作，而不会触发功率模块过压保护动作。
3)执行暂时性闭锁故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令，指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。
步骤2)和步骤3)提及的控制系统下发指令均是通过光纤的方式实现，保证了传输信号的质量和效率
4)判断所述故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；
作为一种优选地实施方式，判断故障功率模块是否完成旁路操作指令的方法为：通过故障功率模块反馈给模块化多电平换流器控制系统的旁路指令完成程度信号判断；故障功率模块的旁路控制操作成功的标志为：模块化多电平换流器恢复正常运行状态。
5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系如上、下、左、右等词语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，所述模块化多电平换流器包括若干个功率模块，其特征在于，包括以下步骤：
1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令；
2)判断所述故障功率模块所在的模块化多电平换流器桥臂电流值Iarm是否超过桥臂的电流保护定值Iarm_MAX？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；其中，电流保护定值Iarm_MAX的大小由模块化多电平换流器功率模块的过电压水平、电容容量和旁路机械开关的合闸速度共同决定；
3)执行暂时性闭锁所述故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令；
4)判断所述故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；
5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，其特征在于，步骤1)所述的模块化多电平换流器故障功率模块执行触发旁路操作的指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。
3.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，其特征在于，步骤3)所述的指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。
4.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，其特征在于，步骤4)所述的判断故障功率模块是否完成旁路操作指令的方法为：通过故障功率模块反馈给模块化多电平换流器控制系统的旁路指令完成程度信号判断。
5.根据权利要求2或3任一项所述的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，其特征在于，所述模块化多电平换流器的控制系统下发指令均是通过光纤的方式实现。
6.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，其特征在于，步骤4)所述故障功率模块的旁路控制操作成功的标志为：模块化多电平换流器恢复正常运行状态。
CN201910647521.9A 2019-07-17 2019-07-17 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法 Active CN110277935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910647521.9A CN110277935B (zh) 2019-07-17 2019-07-17 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910647521.9A CN110277935B (zh) 2019-07-17 2019-07-17 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110277935A CN110277935A (zh) 2019-09-24
CN110277935B true CN110277935B (zh) 2020-12-29

Family

ID=67964665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910647521.9A Active CN110277935B (zh) 2019-07-17 2019-07-17 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110277935B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111799760B (zh) * 2020-07-02 2022-08-02 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种模块化多电平换流器mmc故障状态确定方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170110B (zh) * 2011-03-16 2014-01-29 中国电力科学研究院 一种模块化多电平换流器阀保护方法
CN103701135A (zh) * 2013-11-25 2014-04-02 国家电网公司 智能配网串联补偿装置及其使用方法
CN103986342B (zh) * 2014-05-29 2016-08-24 国家电网公司 一种能够清除双向故障电流的电力电子换流器及控制方法
CN105680421B (zh) * 2014-11-17 2018-06-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器保护方法
CN105720612B (zh) * 2016-04-05 2021-10-29 全球能源互联网研究院有限公司 一种基于功率旁路的高压直流输电换相失败的抑制方法
CN106026137B (zh) * 2016-05-30 2019-06-21 许继电气股份有限公司 一种统一潮流控制器的交流线路故障穿越控制方法
CN106787876B (zh) * 2016-12-05 2023-08-08 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种模块化多电平换流器及其高压阀组对地故障保护方法
CN108462155B (zh) * 2017-02-22 2019-09-27 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 一种模块化多电平换流器的过流保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110277935A (zh) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106505626B (zh) 一种光伏逆变系统及其pid效应补偿方法和装置
CN111049367B (zh) 一种柔性直流输电功率单元可靠旁路装置及旁路方法
CN104269878B (zh) 一种可提供无功支撑的并网光伏发电系统低电压穿越控制方法
CN110011282B (zh) 一种直流短路故障性质判断方法及直流系统重合闸方法
CN103036238B (zh) 一种链式有源电力滤波器链节单元旁路控制结构及方法
WO2017000925A1 (zh) 故障电流抑制阻尼器拓扑电路及其控制方法及换流器
CN103916041B (zh) 级联储能变流器多链节冗余控制方法
CN105048488A (zh) 一种柔性直流网络直流短路故障穿越方法
Jafarian et al. On reactive power injection control of distributed grid-tied AC-stacked PV inverter architecture
CN111541362B (zh) 一种mmc冗余子模块的投切控制方法及系统
CN114447889B (zh) 一种并网逆变器的保护方法、装置以及介质
Zhou et al. Active energy control for enhancing AC fault ride-through capability of MMC-HVDC connected with offshore wind farms
CN109390963A (zh) 一种电压源换流器的直流电压预设控制方法及应用
CN104393572A (zh) 一种模块化多电平换流器的过电压保护配置方法和系统
Bhaskar et al. Transient stability enhancement by using fuel cell as STATCOM
CN101917156A (zh) 应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护方法及装置
CN110277935B (zh) 一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法
CN111478368A (zh) 一种用于热备用联接变压器电路的联接变压器投入方法、系统及其设备
CN106992554A (zh) 一种优化器控制方法、协调控制方法、装置和系统
Teymouri et al. An advanced hysteresis controller to improve voltage profile of power system with PV units: A smart grid power exchange framework
Wang et al. Coordinated low voltage ride-through of MMC-HVDC transmission system and wind farm with distributed braking resistors
CN103178545B (zh) 光伏并网逆变器的电网电流谐波互补电路及控制方法
CN110441630A (zh) 一种可灵活配置的mmc子模块功能检测装置及方法
CN107834518B (zh) 一种子模块分散布置的识别方法
CN207098600U (zh) 换流阀子模块单元及模块化多电平换流器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant