CN110829869B - 一种适用于混合直流的mmc充电策略 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于混合直流的MMC充电策略，各MMC无需在交流侧配置充电电阻及对应的CT、旁路刀闸，仅需在极1、极2的中线母线处并联1个充电电阻；正常启动时，解锁LCC为各MMC双极同时充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角限制MMC直流侧充电电流；在线投站或黑启动时，先后为极1、极2充电并通过充电电阻限制MMC直流侧充电电流。本发明的MMC充电策略，充电过程中，可利用极母线CT、中性母线CT及中性母线刀闸替代充电回路专用的CT及旁路刀闸，相较于现有的交流侧配置充电电阻的充电策略，大大降低了MMC启动回路的一次设备需求，同时还使MMC具备了独立完成黑启动过程的能力。

Description

一种适用于混合直流的MMC充电策略
技术领域
本发明涉及混合直流输电技术，具体涉及一种适用于混合直流的MMC充电策略。
背景技术
随着柔性直流输电技术的发展，工程界正在积极拓展MMC(模块化多电平换流器)的应用场景，从超高压到特高压，从背靠背到混合直流、直流电网。
MMC由多个半桥子模块(half bridge sub-module,HB-SM)或全桥子模块(fullbridge sub-module,FB-SM)级联而成，各子模块均由IGBT、反并联二极管和电容组成。为了驱动各子模块的投切，需要在解锁前为MMC充电以平均提升子模块电容电压。目前MMC的各类充电策略均基于交流侧配置充电电阻这一前提展开，由于MMC各桥臂的交流侧充电回路各不相同，充电电阻无法集中配置，MMC每极至少需要配置三个充电电阻、三个CT(电流互感器)及三个旁路刀闸。同时由于直流侧未配置充电电阻，MMC无法独立完成黑启动过程，需要其它MMC站点停运后配合进行充电。
发明内容
鉴于以上原因，本发明提供一种适用于混合直流的MMC充电策略，相较于交流侧配置充电电阻的充电策略，大大降低了MMC启动回路的一次设备需求，同时还使MMC具备了独立完成黑启动过程的能力
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种适用于混合直流的MMC充电策略，混合直流包括至少一个基于LCC的常规直流站点和至少一个基于MMC的柔性直流站点，柔性直流站点的极1中性母线与极2中性母线之间设有一个充电电阻R0，所述的MMC充电策略包括：
正常启动时，柔性直流站点的极1中性母线刀闸Q1、极2中性母线刀闸Q2均闭合，将充电电阻R0旁路，同时，极1和极2极母线隔刀均闭合，随后解锁LCC为各MMC充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角来限制MMC直流侧充电电流，随后逐步减小触发角将MMC各子模块电容充至额定电压；
在线投站或黑启动时，极1中性母线刀闸Q1断开，极2中性母线刀闸Q2闭合，极1极母线隔刀闭合，极2极母线隔刀断开，为极1充电，通过充电电阻R0同时限制MMC三相的充电电流，待极1极母线电流IdcH1或极2中性母线电流IdCN2电流小于设定值后，合上刀闸Q1，断开刀闸Q2，将极1子模块电容电压充至额定值；随后合上极2极母线隔刀，为极2充电，待极2极母线电流IdcH2或极1中性母线电流IdCN1电流小于设定值后，合上Q2，将极2子模块电容电压充至额定电压。
所述的LCC解除移相时的触发角的最小值α_min按下式整定：
Figure BDA0002242938510000021
式中，Udi0为LCC额定空载电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
所述的充电电阻R0按下式整定：
Figure BDA0002242938510000022
式中，Ud为混合直流额定直流电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的MMC充电策略，各MMC无需在交流侧配置充电电阻及对应的CT、旁路刀闸，只需在极1、极2中性母线处并联1个充电电阻。正常启动时，解锁LCC为各MMC双极同时充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角限制MMC直流侧充电电流。在线投站或黑启动时，先后为极1、极2充电并通过充电电阻限制MMC直流侧充电电流，充电过程中，可利用极母线CT、中性母线CT及中性母线刀闸替代充电回路专用的CT及旁路刀闸。相较于现有的交流侧配置充电电阻的充电策略，本发明大大降低了MMC启动回路的一次设备需求，同时还使MMC具备了独立完成黑启动过程的能力。
附图说明
图1为典型的三端混合直流系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
混合直流包含若干基于LCC的常规直流站点及若干基于MMC的柔性直流站点，一个典型的三端混合直流系统结构示于图1，包含1个常规直流站点和两个柔性直流站点，各柔性直流站点中，极1、极2的中性母线处并联了充电电阻R0，极1中性母线配置有刀闸Q1和CT(用于测量中性母线电流IdCN1)，极1极母线配置有隔刀和CT(用于测量极母线电流IdcH1)，极2中性母线配置有刀闸Q2和CT(用于测量中性母线电流IdCN2)，极2极母线配置有隔刀和CT(用于测量极母线电流IdcH2)。
本发明的一种适用于混合直流的MMC充电策略，具体包括：
正常启动时，各柔性直流站点极1和极2中性母线上的刀闸Q1、Q2均闭合，将充电电阻R0旁路，同时各柔性直流站点的极1和极2极母线上的隔刀也闭合，随后解锁LCC为各MMC充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角来限制MMC直流侧充电电流，随后逐步减小触发角将MMC各子模块电容充至额定电压。其中，LCC解除移相时的触发角的最小值α_min按式(1)整定：
Figure BDA0002242938510000031
式中，Udi0为LCC额定空载电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
在线投站或黑启动时，以其中一个柔性直流站点为例，断开极1中性母线刀闸Q1，连接极2中性母线刀闸Q2，合上极1极母线隔刀为极1充电，通过充电电阻R0同时限制MMC三相的充电电流，待极1极母线电流IdcH1或极2中性母线电流IdCN2电流小于设定值后，合上极1中性母线刀闸Q1，断开极2中性母线刀闸Q2，将极1子模块电容电压充至额定值，随后合上极2极母线隔刀为极2充电，待极2极母线电流IdcH2或极1中性母线电流IdCN1电流小于设定值后，合上极2中性母线刀闸Q2，将极2子模块电容电压充至额定值。其中，充电电阻R0按式(2)整定：
Figure BDA0002242938510000032
式中，Ud为混合直流额定直流电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
由上可知，本申请的发明点在于：
(1)混合直流系统中，各MMC不在交流侧配置充电电阻及对应的CT、旁路刀闸，只需在极1、极2中性母线处并联1个充电电阻。
(2)正常启动时，解锁LCC为各MMC双极同时充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角限制MMC直流侧充电电流。
(3)在线投站或黑启动时，先后为极1、极2充电并通过充电电阻限制MMC直流侧充电电流，充电过程中，可利用极母线CT、中性母线CT及中性母线刀闸替代充电回路专用的CT及旁路刀闸。
相较于现有的交流侧配置充电电阻的充电策略，本申请的MMC充电策略大大降低了MMC启动回路的一次设备需求，同时还使MMC具备了独立完成黑启动过程的能力。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种适用于混合直流的MMC充电方法，混合直流包括至少一个基于LCC的常规直流站点和至少一个基于MMC的柔性直流站点，柔性直流站点的极1中性母线与极2中性母线之间设有一个充电电阻R0，其特征在于：所述的MMC充电方法包括：
正常启动时，柔性直流站点的极1中性母线刀闸Q1、极2中性母线刀闸Q2均闭合，将充电电阻R0旁路，同时，极1和极2极母线隔刀均闭合，随后解锁LCC为各MMC充电，并通过控制LCC解除移相时的触发角来限制MMC直流侧充电电流，随后逐步减小触发角将MMC各子模块电容充至额定电压；
在线投站或黑启动时，极1中性母线刀闸Q1断开，极2中性母线刀闸Q2闭合，极1极母线隔刀闭合，极2极母线隔刀断开，为极1充电，通过充电电阻R0同时限制MMC三相的充电电流，待极1极母线电流IdcH1或极2中性母线电流IdCN2小于设定值后，合上极1中性母线刀闸Q1，断开极2中性母线刀闸Q2，将极1子模块电容电压充至额定值；随后合上极2极母线隔刀，为极2充电，待极2极母线电流IdcH2或极1中性母线电流IdCN1小于设定值后，合上极2中性母线刀闸Q2，将极2子模块电容电压充至额定电压。
2.根据权利要求1所述的一种适用于混合直流的MMC充电方法，其特征在于：所述的LCC解除移相时的触发角的最小值α_min按下式整定：
Figure FDA0002651200680000011
式中，Udi0为LCC额定空载电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
3.根据权利要求1所述的一种适用于混合直流的MMC充电方法，其特征在于：所述的充电电阻R0按下式整定：
Figure FDA0002651200680000012
式中，Ud为混合直流额定直流电压，Rline、Rmmc分别为线路电阻及MMC通态电阻，Ilim为MMC直流侧充电电流限值。
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