CN110429633B - 一种混合直流输电系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合直流输电系统及其控制方法，通过送端换流站配置的直流电流控制以及受端换流站的定直流电压控制的协调配合以实现MMC‑LCC型混合直流输电系统的起动解锁，实现了混合直流输电系统的安全起动，使受端换流站可靠进入了有源逆变状态，减小了受端换流站起动解锁阶段断流的风险，提高了混合直流输电系统起动解锁的可靠性，保证了混合直流输电系统起动的可靠性、安全性及平稳性。

Description

一种混合直流输电系统及其控制方法
技术领域
本发明属于混合直流输电技术领域，具体涉及一种混合直流输电系统及其控制方法。
背景技术
现代电力系统的快速发展及电力电子技术的更新换代使基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术的直流输电系统取得了长足进步。MMC换流器具有可独立控制有功无功功率、不存在换相失败、可为无源孤岛系统供电等诸多优点。同时，MMC系统还具备开关频率较低、开关损耗小、无需交流滤波器组和扩展性强等优点，这使得MMC逐步实现了工程应用，并可以运用于高直流电压、大功率输电的场合。
常规直流工程的结构为：送端整流侧及受端逆变侧均采用LCC换流器主接线结构，其起动解锁方法为：由送端整流侧定直流电流控制及逆变侧定直流电压控制的配合直接完成。
然而对于MMC-LCC混合拓扑结构的混合直流输电系统来说，例如FBMMC-LCC(Full-bridge Modular Multilevel Converter-Line Commutated Converter)的拓扑结构见图1，由于FBMMC换流器正常工况下有功类控制变量只有有功功率或者直流电压，并且受到逆变侧LCC换流器系统最小连续直流电流的限制，该型拓扑结构混合直流输电系统按照常规直流工程结构的起动解锁方法无法直接完成系统起动解锁。
发明内容
本发明提供了一种混合直流输电系统及其控制方法，用以解决混合直流输电系统按照常规直流工程结构的起动解锁过程无法直接完成系统起动解锁的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：
本发明的一种混合直流输电系统控制方法，混合直流输电系统包括送端换流站和受端换流站，所述方法包括：
送端换流站各阀组子模块电容达到电压额定值后，受端换流站根据接收到的起动解锁命令，释放触发脉冲；
送端换流站在接收到受端换流站发送的触发脉冲后，送端换流站的各阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定子模块电压控制输出得到，直流分量切换为由直流电流控制输出得到；所述直流电流控制包括：将直流电流参考值与直流电流实际值作差，经过调节器调节得到直流电压参考值，所述直流电流参考值为系统最小连续直流电流；
当受端换流站检测到直流电流实际值大于设定直流电流值时，受端换流站各阀组采用定直流电压控制，使直流电压实际值达到直流电压额定值。
本发明的一种混合直流输电系统，该系统包括送端换流站和受端换流站；
送端换流站各阀组子模块电容达到电压额定值后，受端换流站根据接收到的起动解锁命令，释放触发脉冲；
送端换流站在接收到受端换流站发送的触发脉冲后，送端换流站的各阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定子模块电压控制输出得到，直流分量切换为由直流电流控制输出得到；所述直流电流控制包括：将直流电流参考值与直流电流实际值作差，经过调节器调节得到直流电压参考值，所述直流电流参考值为系统最小连续直流电流；
当受端换流站检测到直流电流实际值大于设定直流电流值时，受端换流站各阀组采用定直流电压控制，使直流电压实际值达到直流电压额定值。
其有益效果：
该方法及系统提供了一种MMC-LCC型混合直流输电系统的起动解锁方法，通过送端换流站的直流电流控制以及受端换流站的定直流电压控制的协调配合以实现MMC-LCC型混合直流输电系统的起动解锁，实现了混合直流输电系统的安全起动，使受端换流站可靠进入了有源逆变状态，减小了受端换流站起动解锁阶段断流的风险，提高了混合直流输电系统起动解锁的可靠性，保证了混合直流输电系统起动的可靠性、安全性及平稳性。
作为方法及系统的进一步改进，进一步包括：在直流电流实际值大于等于所述系统最小连续直流电流时，且直流电压实际值等于直流电压额定值时，送端换流站的阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定有功功率控制输出得到，直流分量切换为直流电压额定值的一半。
作为方法及系统的进一步改进，为了减少电流冲击，在受端换流站各阀组采用定直流电压控制时，直流电压参考值逐渐增大至直流电压额定值。
作为方法及系统的进一步改进，所述系统最小连续直流电流为0.1p.u.。
作为方法及系统的进一步改进，所述设定直流电流值为5％直流电流额定值。
附图说明
图1是现有技术的FBMMC-LCC混合拓扑结构的直流输电系统的拓扑结构图；
图2是现有技术的FBMMC换流器拓扑结构图；
图3是本发明的FBMMC换流器的控制框图；
图4是本发明的FBMMC换流器的直流电流控制的控制框图；
图5是本发明的FBMMC-LCC混合拓扑结构的混合直流输电系统的控制流程图。
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，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
系统实施例：
该实施例的混合直流输电系统为FBMMC-LCC型混合拓扑结构，如图1、2所示，包括送端换流站和受端换流站，送端换流站包括至少一个FBMMC阀组，采用全桥型FBMMC换流器，受端换流站包括至少一个LCC阀组，采用传统的LCC换流器。送端换流站与受端换流站之间通过直流线路连接。
对该系统的控制包括三个阶段，如图5所示，分别为预充电阶段、起动阶段、稳态阶段。
第一阶段：预充电阶段。
在初始状态，送端换流站与受端换流站均为热备用状态，送端FBMMC换流器通过交流侧充电或直流侧充电方式使FBMMC换流器的子模块电容电压达到电压额定值。在接收到起动解锁命令后，进入起动阶段。
第二阶段：起动阶段。
首先，受端LCC换流器根据接收到的起动解锁命令，释放触发脉冲。
然后，送端FBMMC换流器在接收到受端LCC换流器发送的触发脉冲后，开始起动解锁并试图建立0.1p.u.的直流电流。在该过程中，如图3所示，送端FBMMC换流器有功类控制变量选择定子模块电压控制，即d轴电流参考值由定子模块电压控制并经限幅得到，q轴电流参考值始终选择定无功功率或定交流系统电压控制输出，通过d/q解耦控制输出作用到FBMMC换流器桥臂电压参考值varm的交流分量上；直流电流控制输出作用到FBMMC换流器桥臂电压参考值varm的直流分量上，具体的直流电流控制控制过程如图4所示，将直流电流参考值Idc_ref_0.1p.u.(系统最小连续直流电流，为0.1p.u.)与直流电流实际值Idc作差，经过PI调节器调节以及限幅得到直流电压参考值Udc_ref_startup。
接着，在上个步骤的控制下，直流电流(这里为直流电流实际值)不断增大，在直流电流大于5％直流电流额定值且受端LCC换流器使能触发脉冲后，受端LCC换流器采用定直流电压控制，受端换流站建立起直流电压并达到直流电压额定值。在该控制过程中，进行定直流电压控制时，直流电压参考值按照设定的斜率线性逐渐增大至直流电压额定值。在直流电流(这里为直流电流实际值)达到0.1p.u.，直流电压(这里为直流电压实际值)达到1.0p.u.以后，系统由起动阶段进入到稳态阶段。
第三阶段，稳态阶段。
在该阶段，直流系统进入正常的功率调整阶段。送端FBMMC换流器切换控制方式，即：定有功功率控制输出作用到送端FBMMC换流器桥臂电压参考值的交流分量上，直流电压额定值的一半作用到直流分量上；受端LCC换流器仍采用定直流电压控制。
整体来看，该混合直流输电系统的控制方法，通过送端FBMMC换流器配置定0.1p.u.直流电流控制(即直流电流控制)并结合受端LCC换流器的定直流电压控制协调配合实现了FBMMC-LCC型混合直流输电系统的安全可靠起动解锁，提高了系统的起动平稳性，减小了受端LCC换流器起动解锁阶段断流的风险，保证了混合直流输电系统的安全性和可靠性。
方法实施例：
该实施例提供了一种混合直流输电系统控制方法，对该方法的介绍在混合直流输电系统实施例中做了详细说明，这里不再赘述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种混合直流输电系统控制方法，其特征在于，混合直流输电系统包括送端换流站和受端换流站，所述方法包括：
送端换流站各阀组子模块电容达到电压额定值后，受端换流站根据接收到的起动解锁命令，释放触发脉冲；
送端换流站在接收到受端换流站发送的触发脉冲后，送端换流站的各阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定子模块电压控制输出得到，直流分量切换为由直流电流控制输出得到；所述直流电流控制包括：将直流电流参考值与直流电流实际值作差，经过调节器调节得到直流电压参考值，所述直流电流参考值为系统最小连续直流电流；
当受端换流站检测到直流电流实际值大于设定直流电流值时，受端换流站各阀组采用定直流电压控制，使直流电压实际值达到直流电压额定值；
进一步包括：
在直流电流实际值大于等于所述系统最小连续直流电流时，且直流电压实际值等于直流电压额定值时，送端换流站的阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定有功功率控制输出得到，直流分量切换为直流电压额定值的一半。
2.根据权利要求1所述的混合直流输电系统控制方法，其特征在于，在受端换流站各阀组采用定直流电压控制时，直流电压参考值逐渐增大至直流电压额定值。
3.根据权利要求1或2所述的混合直流输电系统控制方法，其特征在于，所述系统最小连续直流电流为0.1p.u.。
4.根据权利要求1或2所述的混合直流输电系统控制方法，其特征在于，所述设定直流电流值为5％直流电流额定值。
5.一种混合直流输电系统，其特征在于，该系统包括送端换流站和受端换流站；
送端换流站各阀组子模块电容达到电压额定值后，受端换流站根据接收到的起动解锁命令，释放触发脉冲；
送端换流站在接收到受端换流站发送的触发脉冲后，送端换流站的各阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定子模块电压控制输出得到，直流分量切换为由直流电流控制输出得到；所述直流电流控制包括：将直流电流参考值与直流电流实际值作差，经过调节器调节得到直流电压参考值，所述直流电流参考值为系统最小连续直流电流；
当受端换流站检测到直流电流实际值大于设定直流电流值时，受端换流站各阀组采用定直流电压控制，使直流电压实际值达到直流电压额定值；
进一步包括：
在直流电流实际值大于等于所述系统最小连续直流电流时，且直流电压实际值等于直流电压额定值时，送端换流站的各阀组桥臂电压参考值的交流分量切换为由定有功功率控制输出得到，直流分量切换为直流电压额定值的一半。
6.根据权利要求5所述的混合直流输电系统，其特征在于，在受端换流站各阀组采用定直流电压控制时，直流电压参考值逐渐增大至直流电压额定值。
7.根据权利要求5或6所述的混合直流输电系统，其特征在于，所述系统最小连续直流电流为0.1p.u.。
8.根据权利要求5或6所述的混合直流输电系统，其特征在于，所述设定直流电流值为5％直流电流额定值。
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