CN113472227B - 混合型mmc直流侧短接情况下的充电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置包括闭合直流侧开关，使MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使MMC进入不控充电阶段；在不控充电阶段达到稳态后，结束不控充电阶段，使MMC进入可控充电阶段；在充电阶段，以预设的切出速率切出全桥子模块，在判断MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出全桥子模块；在判断三相电流瞬时值小于预设三相电流值时，保持预设的切出速率以增大全桥子模块的切出数量；在判断全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束可控充电阶段。本发明实施例能够实现在混合型MMC直流侧短接情况下的充电电流的控制。

Description

混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置。
背景技术
随着柔性直流输电技术的迅猛发展，柔性直流输电系统逐渐向特高压大容量方向迈进，相较于其他阀组接线方式，对称双极高低阀组串联的方案更适用于特高压柔性直流输电。同时，为使换流阀具备直流侧故障清除能力，柔直换流阀可采用基于半桥子模块(Half Bridge Sub-module，HB-SM)和全桥子模块(Full Bridge Sub-module，FB-SM)串联使用的混合型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)结构。
对于对称双极高低阀组串联的混合型MMC，其主要优势之一是能够实现阀组的在线投入与退出，即阀组在直流侧短接状态下能够实现启动充电。然而，当混合型MMC在直流侧短接情况下启动充电并完成不控充电后，可控充电阶段的充电电流不受控制。其中，充电电流过大，会造成子模块的IGBT或二极管过流，威胁设备安全运行；充电电流过小，会减缓换流阀的充电速度，增大系统模式切换的时间，降低系统运行效率。
发明内容
本发明提供一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置，以解决现有技术中在可控充电阶段的充电电流不受控制的问题，本发明通过监测交流侧充电电流，控制全桥子模块的切出速率，实现在混合型MMC直流侧短接情况下的充电电流的控制。
本发明实施例提供了一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法，包括：
闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。
进一步地，所述以预设的切出速率切出所述全桥子模块，包括：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
进一步地，所述方法，还包括：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
本发明实施例还提供了一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制装置，包括控制器，所述控制器用于：
闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。
进一步地，所述控制器还用于：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
进一步地，所述控制器还用于：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置，通过闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。本发明实施例通过监测交流侧充电电流，控制全桥子模块的切出速率，使充电电流不超过限值情况下尽快完成充电过程，实现在混合型MMC直流侧短接情况下的充电电流的控制。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种混合型MMC电路示意图；
图3是本发明实施例提供的可控充电阶段的充电控制方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的仅T3号IGBT触发时全桥子模块的流通通路示意图；
图5是本发明实施例提供的仅T2号IGBT触发时全桥子模块的流通通路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法的流程图，包括：
S11、闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
可以理解的，如图2所示的混合型MMC电路示意图，当直流侧开关K闭合，所述混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态时，闭合交流进线开关，混合型MMC进入不控充电阶段。
S12、在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
需要说明的，当不控充电阶段达到稳态后，全桥子模块电压带电并达到稳态，半桥子模块电压为0。
S13、在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
S14、在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。
可以理解的，在以预设的切出速率切出每一个所述全桥子模块后，判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值和全桥子模块的切出数量是否分别符合下述的条件；当混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值小于预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；当混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量，直至所述三相电流瞬时值下降且所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，继续以预设的切出速率切出全桥子模块；当全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量，所述可控充电阶段结束。
在另一个优选实施例中，所述以预设的切出速率切出所述全桥子模块，包括：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
在又一个优选实施例中，所述方法，还包括：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
在一具体实施例中，如图3所示，在混合型MMC进入可控充电阶段，这时全桥子模块切出数量NF＝0；预设的切出速率为Δt/个即每过Δt，切出全桥子模块数量增加1，则预设的单位切出时间为Δt；预设的最大切出数量为NF-max；
当开始切出全桥子模块时，全桥子模块的切出数量NF＝NF+1；判断切出该全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间Δt，直至所述预设的单位切出时间Δt，触发全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。具体地，按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，切出全桥子模块；其中，具体的切出方式为触发全桥子模块的T3号IGBT导通，如图4所示；或者触发全桥子模块的T2号IGBT导通，如图5所示；其他全桥子模块的IGBT处于闭锁状态。
在全桥子模块的切出数量NF未达到预设的最大切出数量NF-max时，判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值是否小于预设三相电流值，若是，即Isa<Isat、Isb<Isat、Isc<Isat，保持所述预设的切出速率继续切出全桥子模块，以增大所述全桥子模块的切出数量NF；若否，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量NF，直至所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值，继续切出全桥子模块；其中，Isa、Isb、Isc分别为混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值，Isat、Isat、Isat分别为预设三相电流值。
在全桥子模块的切出数量NF达到预设的最大切出数量NF-max时，可控充电阶段结束。
本发明实施例还提供了一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制装置，包括控制器，所述控制器用于：
闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。
优选地，所述控制器还用于：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
优选地，所述控制器还用于：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
需要说明的是，本发明实施例所提供的混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制装置，能够实现上述任一实施例所述的混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法的所有流程，装置中的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
本发明实施例提供的一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法及装置，通过闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段。本发明实施例通过监测交流侧充电电流，控制全桥子模块的切出速率，使充电电流不超过限值情况下尽快完成充电过程，实现在混合型MMC直流侧短接情况下的充电电流的控制。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法，其特征在于，包括：
闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段；
其中，所述以预设的切出速率切出所述全桥子模块，包括：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
2.如权利要求1所述的混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
3.一种混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制装置，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于：
闭合直流侧开关，并使混合型MMC的所有全桥子模块和半桥子模块处于闭锁状态，以使所述混合型MMC进入不控充电阶段；
在所述不控充电阶段达到稳态后，结束所述不控充电阶段，并使所述混合型MMC进入可控充电阶段；
在所述可控充电阶段，以预设的切出速率切出所述全桥子模块，在判断混合型MMC交流侧的三相电流瞬时值大于等于预设三相电流值时，停止切出所述全桥子模块以保持所述全桥子模块的切出数量；在判断所述三相电流瞬时值小于所述预设三相电流值时，保持所述预设的切出速率以增大所述全桥子模块的切出数量；
在判断所述全桥子模块的切出数量达到预设的最大切出数量时，结束所述可控充电阶段；
所述控制器还用于：
当以预设的切出速率切出所述全桥子模块时，判断切出每一个所述全桥子模块的切出时间是否经过预设的单位切出时间；
若否，保持所述全桥子模块的切出数量，并使所述切出时间达到所述预设的单位切出时间；
若是，触发所述全桥子模块的开关管导通，以切出所述全桥子模块。
4.如权利要求3所述的混合型MMC直流侧短接情况下的充电控制装置，其特征在于，所述控制器还用于：
按照所述全桥子模块的桥臂电压从高到低的顺序，以预设的切出速率切出所述全桥子模块。
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Title
基于混合式ＭＭＣ的混合高压直流输电系统启动策略;赵文强等;《电力系统自动化》;20180410;第42卷(第7期);第62-70页 *
特高压柔性直流阀组投入过程中混合型ＭＭC启动充电策略;梅勇等;《电力系统自动化》;20181225;第42卷(第24期);第113-120页 *

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