CN115378018A - 一种并联电压源型阀组控制方法及控制装置 - Google Patents

一种并联电压源型阀组控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种并联电压源型阀组控制方法及控制装置。所述并联电压源型阀组包括至少两个并联的电压源型阀组单元，并联电压源型阀组运行时，所述方法包括：选一个电压源型阀组单元为第一电压源型阀组单元控制运行在直流电压控制模式；其他电压源型阀组单元为第二电压源型阀组单元控制运行在功率控制模式或直流电流控制模式；第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过第一电压阈值，或第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过第二电压阈值，或收到与并联电压源型阀组串联的电流源型阀组或电压源型阀组故障信号时，第二电压源型阀组单元切换运行在直流电压控制模式。

Description

一种并联电压源型阀组控制方法及控制装置
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及并联电压源型阀组控制方法及控制装置。
背景技术
在基于电压源换流器的多端直流输电系统或直流电网中，电压源换流器通过直流线路互联。多端直流输电系统或直流电网选择一个站的电压源换流器控制直流电压，其他站的电压源换流器控制功率。当控制直流电压的电压源换流器故障或闭锁时，其直流电压控制功能转移到其他站的电压源换流器。现有技术是通过在控制功率的电压源换流器增加电压下垂控制，实现直流电压控制权的转移。
当电压源换流器在同一个换流站直接并联时，电压下垂控制存在调节速度慢，并不能实现快速的直流电压控制接管功能。当多端直流输电系统或直流电网发生故障导致直流电流增大时，增加的直流电流优先流入控制直流电压的电压源换流器，导致其产生过压。由于并联的电压源换流器不能在故障时有效平均分配增加的直流电流，为了避免自身过压，需要设计更大的电压源换流器容量或额外的泄流装置，加大了工程投资成本。
发明内容
本申请实施例提供一种并联电压源型阀组控制方法，所述并联电压源型阀组包括至少两个并联的电压源型阀组单元，所述电压源型阀组单元包括电压源换流器，当所述并联电压源型阀组运行时，所述方法包括：选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制所述第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式；除所述第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制所述第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式；当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值，或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，或/和收到与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
根据一些实施例，所述功率控制模式包括直流功率控制模式或交流功率控制模式。
根据一些实施例，所述直流电压参考值在各控制模式都相等。
根据一些实施例，所述第一电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第一电压阈值可取值不同；所述第二电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第二电压阈值可取值不同。
根据一些实施例，所述与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组的故障信号包括：与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组的换相失败信号、保护跳闸信号、闭锁信号、投旁通对信号或合旁通开关信号；所述与所述并联电压源型阀组相串联的电压源型阀组的故障信号包括：与所述并联电压源型阀组相串联的电压源型阀组保护跳闸信号、闭锁信号或合旁通开关信号。
根据一些实施例，所述控制方法还包括：所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，经延时第一时间阈值切换为运行在功率控制或直流电流控制模式；或者当检测到所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差不超过第三电压阈值或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差不超过所述第二电压源型阀组单元的第四电压阈值时，切换为运行在功率控制或直流电流控制模式；其中，所述第一时间阈值取值范围为2ms至2s之间；所述第三电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第三电压阈值可取值不同；所述第四电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第四电压阈值可取值不同；或者与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号消失时，切换为运行在功率控制或直流电流控制模式。
根据一些实施例，所述控制方法还包括：所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，经延时第一时间阈值切换为运行在功率控制或直流电流控制模式后，延时第二时间阈值，允许再次运行在直流电压控制模式；所述第二时间阈值取值范围为2ms至2s之间。
根据一些实施例，所述控制方法还包括：对所述第二电压源型阀组单元运行在直流电压控制进行计时或/和计次；所述计时为计算运行在直流电压控制的时间；所述计次为运行在直流电压控制的次数；当所述计时超过第三时间阈值或/和所述计次超过第一次数阈值时，发出报警，或者减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流，或者闭锁所述并联电压源型阀组；所述第三时间阈值取值范围为2ms至2s之间；所述第一次数阈值取值范围为1至10之间。
根据一些实施例，所述控制方法还包括：当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流；或者当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第五电压阈值时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流；所述第五电压阈值取值区间为0.1至1.0倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第五电压阈值大于所述第一电压阈值。
根据一些实施例，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流是通过控制所述并联电压源型阀组的功率源减小功率输出实现，所述功率源包括向所述并联电压源型阀组输送功率的其他电压源型阀组或电流源型阀组。
根据一些实施例，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式时，增加并联的电压源型阀组单元间的环流控制。
根据一些实施例，所述直流电压控制模式采用比例积分调节器，所述环流控制为在所述比例积分调节器的直流电压误差基础上增加k倍直流电流误差，其中，当所述并联的电压源型阀组单元容量相同时，所述直流电流误差为所述并联电压源型阀组的直流电流平均值与所述第二电压源型阀组单元的直流电流之差；当所述并联的电压源型阀组单元容量不同时，所述直流电流误差为所述第二电压源型阀组单元容量除以所述并联电压源型阀组的总容量后乘以所述并联电压源型阀组的总直流电流与所述第二电压源型阀组单元的直流电流之差。
根据一些实施例，所述k的取值区间为0.001至100，所述k为所述取值区间内的任一值或k在所述取值区间内随不同直流电流的分段区间取不同值。
根据一些实施例，所述电压源换流器为可关断的全控型功率半导体器件组成的换流器，包括两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种。
本申请实施例还提供一种并联电压源型阀组控制装置，应用如上所述的并联电压源型阀组控制方法，所述装置包括检测单元和控制单元，所述检测单元检测第二电压源型阀组单元的直流电压；所述控制单元选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制所述第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式；除所述第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制所述第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式；当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值，或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，或/和收到与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
本申请实施例提供的技术方案，通过检测运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元的直流电压实际值与参考值之差是否超过第一电压阈值；当超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式，相比先前功率自动增大功率输出来辅助控制电压，在暂态故障时，显著降低了并联的电压源型阀组过电压水平。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种并联电压源型阀组示意图。
图2A是本申请实施例的一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
图2B是本申请实施例的另一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
图2C是本申请实施例的又一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
图2D是本申请实施例的再一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
图3是本申请实施例的一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
图4是本申请实施例的另一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
图5是本申请实施例的一种高压直流输电系统的一个直流极示意图。
图6是本申请实施例的又一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
图7是本申请实施例的再一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
图8是本申请实施例的一种运行在电压控制的电压源型阀组电压控制原理框图。
图9是本申请实施例的一种运行在功率控制或直流电流控制的电压源型阀组切换为运行在直流电压控制后增加环流控制的框图。
图10是本申请提供的一种并联电压源型阀组控制装置功能框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例的一种并联电压源型阀组。
并联电压源型阀组包括并联连接的三个电压源换流器。电压源型阀组单元1的正端X3、电压源型阀组单元2的正端X5和电压源型阀组单元3的正端X7连接到正极母线端X1，电压源型阀组单元1的负端X4、电压源型阀组2单元的负端X6和电压源型阀组单元3的负端X8连接到负极母线端X2。
根据一些实施例，电压源型阀组单元包括电压源换流器。
根据一些实施例，电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器和限流电抗器。
根据一些实施例，电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器和隔离开关。开关包括但不限于电力电子开关、机械开关或机械刀闸的至少一种。
ud1为电压源型阀组单元1的直流电压，idc1p为电压源型阀组单元1的正极母线电流，idc1n为电压源型阀组单元1的负极母线电流。ud2为电压源型阀组单元2的直流电压，idc2p为电压源型阀组单元2的正极母线电流，idc2n为电压源型阀组单元2的负极母线电流。ud3为电压源型阀组单元3的直流电压，idc3p为电压源型阀组单元3的正极母线电流，idc3n为电压源型阀组单元3的负极母线电流。
图2A是本申请实施例的一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
本实施例中，电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器4和负极母线隔离开关5。
电压源换流器4包括但不限于两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，上述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。
图2B是本申请实施例的另一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
本实施例中，电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器4、正极母线限流电抗器6和负极母线隔离开关5。
电压源换流器4包括但不限于两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，上述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。
图2C是本申请实施例的又一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
本实施例中，电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器4、正极母线限流电抗器6、负极母线限流电抗器8、正极母线隔离开关7和负极母线隔离开关5。
电压源换流器4包括但不限于两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，上述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。
图2D是本申请实施例的再一种电压源型阀组拓扑结构示意图。
电压源型阀组单元包括串联连接的电压源换流器4、正极母线限流电抗器6、负极母线限流电抗器8、正极母线隔离开关7、负极母线隔离开关5、正极母线隔离刀闸9、正极母线隔离刀闸10、负极母线隔离刀闸11和负极母线隔离刀闸12。
电压源换流器4包括但不限于两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，上述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。
图3是本申请实施例的一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
在S110中，选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式。
根据一些实施例，如图1所示的电压源型阀组单元1运行在直流电压控制模式。
在S120中，除第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式。
在本实施例中，电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3作为第二电压源型阀组单元，运行在功率控制模式。功率控制模式包括直流功率控制模式或交流功率控制模式。
在S130中，当第二电压源型阀组单元的直流电压实际值与直流电压参考值之差的绝对值超过第一电压阈值时，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
直流电压参考值在各控制模式都相等。第二电压源型阀组单元的第一电压阈值取值区间为0.01至0.3倍第二电压源型阀组单元的额定直流电压。
以图1为例，检测电压源型阀组单元2的直流电压实际值ud2的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元2的第一电压阈值Δud1。Δud1取值为0.01至0.3倍额定直流电压。检测电压源型阀组单元3的直流电压实际值ud3的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元3的第一电压阈值Δud2。Δud2取值为0.01至0.3倍额定直流电压。第一电压阈值的取值与电压源换流器的容量相关，容量相同时，第一电压阈值取值相同，容量越大，第一电压阈值越低。
当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差不超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组仍运行在功率控制模式或直流电流控制模式。当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
以图1为例，当|ud2|-|udref|≤Δud1时，电压源型阀组单元2仍运行在功率控制模式；当|ud3-udref|≤Δud2时，电压源型阀组单元3仍运行在功率控制模式。
当|ud2|-|udref|>Δud1时，电压源型阀组单元2切换为运行在直流电压控制模式；当|ud3|-|udref|>Δud2时，电压源型阀组单元3切换为运行在直流电压控制模式。
根据一些实施例，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，可选地，减小流入并联电压源型阀组的直流电流。减小流入并联电压源型阀组的直流电流是通过控制并联电压源型阀组的功率源减小功率输出实现，功率源包括向所述并联电压源型阀组输送功率的其他电压源型阀组或电流源型阀组。
运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差不超过第一电压阈值时，运行在直流电压控制模式的电压源型阀组切换为运行在功率控制模式或直流电流控制模式。
以图1为例，当|ud2|-|udref|≤Δud1时，电压源型阀组单元2切换为功率控制模式或直流电流控制模式；当|ud3|-|udref|≤Δud2时，电压源型阀组单元3切换为功率控制模式或直流电流控制模式。
图4是本申请实施例的另一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。
根据一些实施例，和图3实施例不同之处在于S230中采用滞环比较。
在S230中，当第二电压源型阀组单元的直流电压实际值与直流电压参考值之差的绝对值超过第一电压阈值时，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
直流电压参考值在各控制模式都相等。第二电压源型阀组单元的第一电压阈值取值区间为0.01至0.3倍第二电压源型阀组单元的额定直流电压。
以图1为例，检测电压源型阀组单元2的直流电压实际值ud2的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元2的第一电压阈值Δud1。检测电压源型阀组单元3的直流电压实际值ud3的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元3的第一电压阈值Δud2。Δud2取值为0.01至0.3倍额定直流电压。第一电压阈值的取值与电压源换流器的容量相关，容量相同时，第一电压阈值取值相同，容量越大，第一电压阈值越低。
当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差不超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组仍运行在功率控制模式或直流电流控制模式。当超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
以图1为例，当|ud2|-|udref|≤Δud1时，电压源型阀组单元2仍运行在功率控制模式；当|ud3-udref|≤Δud2时，电压源型阀组单元3仍运行在功率控制模式。
当|ud2|-|udref|>Δud1时，电压源型阀组单元2切换为运行在直流电压控制模式；当|ud3|-|udref|>Δud2时，电压源型阀组单元3切换为运行在直流电压控制模式。
根据一些实施例，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，可选地，减小流入并联电压源型阀组的直流电流，或者进一步判断当第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第五电压阈值时，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流。减小流入并联电压源型阀组的直流电流是通过控制并联电压源型阀组的功率源减小功率输出实现，功率源包括向所述并联电压源型阀组输送功率的其他电压源型阀组或电流源型阀组。
第五电压阈值取值区间为0.1至1.0倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，第五电压阈值大于第一电压阈值。
运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差不超过第三电压阈值时，运行在直流电压控制模式的电压源型阀组切换为运行在功率控制模式或直流电流控制模式。
当|ud2|-|udref|≤Δud3时，电压源型阀组单元2切换为功率控制模式或直流电流控制模式；当|ud3|-|udref|≤Δud4时，电压源型阀组单元3切换为功率控制模式或直流电流控制模式。其中，Δud3<Δud1，Δud4<Δud2。
图5是本申请实施例的一种高压直流输电系统的一个直流极示意图。
高压直流输电系统的整流站37采用电流源型阀组串联的拓扑结构39和40串联结构，逆变站38采用电流源型阀组41和并联电压源型阀组42串联结构。整流站37和逆变站38通过直流线路15连接。
整流站37的电流源型阀组包括电网换相换流器21、旁通开关23、旁通刀闸24、隔离开关25和隔离开关26。电网换相换流器21与换流变压器22的次级绕组相连，换流变压器22的初级绕组通过交流开关15与交流母线16相连，交流滤波器36通过交流开关35与交流母线16相连。整流站37的极母线配置平波电抗器27，极中性母线配置极中性母线开关29，并与接地极线路30连接。极母线和极中性母线之间连接直流滤波器43。要指出的是，交流电网是三相的，然而在图5中为清楚起见仅示出一相。
逆变站38的电流源型阀组包括电网换相换流器21、旁通开关23、旁通刀闸24、隔离开关25和隔离开关26。电网换相换流器21与换流变压器22的次级绕组相连，换流变压器22的初级绕组通过交流开关15与交流母线16相连，交流滤波器34通过交流开关33与交流母线16相连。逆变站38的并联电压源型阀组包括三个并联的电压源型阀组单元1、2和3，旁通开关17、旁通刀闸18、隔离开关19和隔离开关20。电压源型阀组单元包括电压源换流器4、正极母线隔离开关7、负极母线隔离开关5，三个电压源换流器通过正极母线隔离开关7与正极母线31连接，通过负极母线隔离开关5与负极母线32连接。电压源换流器包括桥臂电抗器14，并与换流变压器13的次级绕组相连，换流变压器13的初级绕组通过交流开关15与交流母线16相连。逆变站38的极母线配置平波电抗器27，极中性母线配置极中性母线开关29，并与接地极线路30连接。极母线和极中点间连接直流滤波器28。
正常运行时，整流站37的电流源型阀组运行在直流电流控制模式，逆变站38的电流源型阀组运行在直流电压控制模式，逆变站的并联电压源型阀组选择一个运行在直流电压控制模式，其余运行在功率控制模式。如第一电压源型阀组单元1处于直流电压控制模式，第二电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3处于功率控制模式。
当电压源型阀组单元1所连接的交流母线16发生三相短路，功率不能正常送出，导致直流电压实际值高于参考值。电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3检测直流电压实际值与参考值之差的绝对值是否超过第一电压阈值；当绝对值超过第一电压阈值时，电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3分别切换为运行在直流电压控制模式，电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3将增大功率输出来抑制直流电压升高，从而抑制并联电压源型阀组的过电压。经延时第一时间阈值(如站间通讯延时)后，整流站37减小输送功率，电压源型阀组单元2和电压源型阀组单元3切换为运行在功率控制模式。
图6是本申请实施例的又一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图，适用于如图5所示的拓扑结构。
根据一些实施例，和图3实施例不同之处在于S330。
在S330中，当第二电压源型阀组单元收到与并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
如图5所示，当电压源型阀组单元2收到与并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组41的故障信号时，电压源型阀组单元2切换为运行在直流电压控制模式，否则，继续运行在功率控制模式。当电压源型阀组单元3收到电流源型阀组41的故障信号时，电压源型阀组单元3切换为运行在直流电压控制模式，否则，继续运行在功率控制模式。
电流源型阀组的故障信号包括但不限于电流源型阀组的换相失败信号、保护跳闸信号、闭锁信号、投旁通对信号或合旁通开关信号。
电压源型阀组的故障信号包括但不限于电压源型阀组保护跳闸信号、闭锁信号或合旁通开关信号。
图7是本申请实施例的再一种并联电压源型阀组控制方法流程示意图。在图3或图4或图6实施例基础上，增加延时逻辑。
在S430中，当第二电压源型阀组单元的直流电压实际值与直流电压参考值之差的绝对值超过第一电压阈值且标志位为0时，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
直流电压参考值在各控制模式都相等。第二电压源型阀组单元的第一电压阈值取值区间为0.01至0.3倍第二电压源型阀组单元的额定直流电压。
检测电压源型阀组单元2的直流电压实际值ud2的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元2的第一电压阈值Δud1。检测电压源型阀组单元3的直流电压实际值ud3的绝对值与参考值udref的绝对值之差是否超过电压源型阀组单元3的第一电压阈值Δud2。Δud2取值为0.01至0.3倍额定直流电压。第一电压阈值的取值与电压源换流器的容量相关，容量相同时，第一电压阈值取值相同，容量越大，第一电压阈值越低。
当直流电压实际值的绝对值与参考值的绝对值之差不超过第一电压阈值或标志位为1时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组仍运行在功率控制模式或直流电流控制模式。当超过第一电压阈值且标志位为0时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
当|ud2|-|udref|≤Δud1或标志位flag1＝1时，电压源型阀组单元2仍运行在功率控制模式；当|ud3-udref|≤Δud2或标志位flag2＝1时，电压源型阀组单元3仍运行在功率控制模式。
当|ud2|-|udref|>Δud1且标志位flag1＝0时，电压源型阀组单元2切换为运行在直流电压控制模式；当|ud3|-|udref|>Δud2且标志位flag2＝0时，电压源型阀组单元3切换为运行在直流电压控制模式。
根据一些实施例，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，可选地，减小流入并联电压源型阀组的直流电流。减小流入并联电压源型阀组的直流电流是通过控制并联电压源型阀组的功率源减小功率输出实现，功率源包括向所述并联电压源型阀组输送功率的其他电压源型阀组或电流源型阀组。
运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，如果处于直流电压控制模式超过第一时间阈值，置标志位为1，重新运行在功率控制模式或直流电流控制模式，延时第二时间阈值，允许再次运行在直流电压控制。
第一时间阈值取值范围为2ms至2s之间，第二时间阈值取值范围为2ms至2s之间。
flag1为电压源型阀组单元2的标志位，flag2为电压源型阀组单元3的标志位。Δt1为电压源型阀组单元2的第一时间阈值，Δt2为电压源型阀组单元3的第一时间阈值，Δt3为电压源型阀组单元2的第二时间阈值，Δt4为电压源型阀组单元3的第二时间阈值。Δt1和Δt2取值需要根据直流输电系统的响应时间、故障持续时间和电压源型阀组容量确定。其中，响应时间主要为站间通讯延时和控制装置计算延时，典型取值范围为2ms至2s。故障持续时间主要为发生故障后到故障消失的时间，典型取值范围为10ms至2s，电压源型阀组容量越大，第一时间阈值越大。
第二电压源型阀组单元运行在直流电压控制进行计时或/和计次；计时为计算运行在直流电压控制的时间；计次为运行在直流电压控制的次数；当计时超过第三时间阈值或/和计次超过第一次数阈值时，发出报警，或者减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流，或者闭锁所述并联电压源型阀组；第三时间阈值取值范围为2ms至2s之间；第一次数阈值取值范围为1至10之间。
在图3至图7的实施例中，当第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，也可作为运行在直流电压控制的条件，适用于并联电压源型阀组作为整流侧送出功率的应用场合。第二电压阈值取值区间为0.01至0.3倍第二电压源型阀组单元的额定直流电压。
图8是本申请实施例的一种运行在电压控制的电压源型阀组电压控制原理框图。
第二电压源型阀组单元的直流电压实际值和直流电压参考值的偏差经PI调节后得到有功电流的参考值。
图9是本申请实施例的一种运行在功率控制模式或直流电流控制模式的第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后增加环流控制的框图。
如图9所示，在图8控制基础上，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，增加环流控制。
直流电压控制模式采用比例积分调节器，环流控制为在比例积分调节器的直流电压误差基础上增加k倍直流电流误差。
其中，当并联的电压源型阀组单元容量相同时，直流电流误差为并联电压源型阀组单元的直流电流平均值与第二电压源型阀组单元的直流电流之差。
当并联的电压源型阀组单元容量不同时，直流电流误差为第二电压源型阀组容量除以并联电压源型阀组的总容量后乘以并联电压源型阀组的总直流电流与第二电压源型阀组的直流电流之差。
以图1三个并联运行的电压源型阀组单元中的电压源型阀组单元2为例，假设三个并联运行的电压源型阀组单元容量相同，在图8电压控制框图比例积分调节器的直流电压误差基础上增加k倍直流电流误差iderr，iderr＝(idc1p+idc2p+idc3p)/3-idc2p，其中正极母线电流也可以用负极母线电流替代。
k的取值区间为0.001至100，所述k为所述取值区间内的任一值或k在所述取值区间内随不同直流电流的分段区间取不同值。
图10是本申请提供的一种并联电压源型阀组控制装置功能框图，并联电压源型阀组控制装置43包括检测单元44、控制单元45。
检测单元44用于检测第二电压源型阀组单元的直流电压。
控制单元45用于选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式；除第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式；当第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过第二电压源型阀组单元的第一电压阈值，或第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，或/和收到与并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
本申请实施例提供的技术方案，通过检测运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元的直流电压实际值与参考值之差是否超过第一电压阈值；当超过第一电压阈值时，运行在功率控制模式或直流电流控制模式的电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式，相比先前功率，自动增大功率输出来辅助控制电压，在暂态故障时，显著降低了并联的电压源型阀组过电压水平。
以上实施例仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。

Claims (15)

1.一种并联电压源型阀组控制方法，所述并联电压源型阀组包括至少两个并联的电压源型阀组单元，所述电压源型阀组单元包括电压源换流器，当所述并联电压源型阀组运行时，所述方法包括：
选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制所述第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式；
除所述第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制所述第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式；
当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值，或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，或/和收到与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述功率控制模式包括直流功率控制模式或交流功率控制模式。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述直流电压参考值在各控制模式都相等。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述第一电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第一电压阈值可取值不同；所述第二电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第二电压阈值可取值不同。
5.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组的故障信号包括：
与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组的换相失败信号、保护跳闸信号、闭锁信号、投旁通对信号或合旁通开关信号；
所述与所述并联电压源型阀组相串联的电压源型阀组的故障信号包括：
与所述并联电压源型阀组相串联的电压源型阀组保护跳闸信号、闭锁信号或合旁通开关信号。
6.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，
经延时第一时间阈值切换为运行在功率控制或直流电流控制模式；或者
当检测到所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差不超过第三电压阈值或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差不超过所述第二电压源型阀组单元的第四电压阈值时，切换为运行在功率控制或直流电流控制模式；其中，
所述第一时间阈值取值范围为2ms至2s之间；所述第三电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第三电压阈值可取值不同；所述第四电压阈值取值区间为0.01至0.3倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第二电压源型阀组单元中不同的电压源型阀组单元的第四电压阈值可取值不同；或者
与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号消失时，切换为运行在功率控制或直流电流控制模式。
7.根据权利要求6所述的控制方法，还包括：
所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，经延时第一时间阈值切换为运行在功率控制或直流电流控制模式后，延时第二时间阈值，允许再次运行在直流电压控制模式；所述第二时间阈值取值范围为2ms至2s之间。
8.根据权利要求1或6所述的控制方法，还包括：
对所述第二电压源型阀组单元运行在直流电压控制进行计时或/和计次；所述计时为计算运行在直流电压控制的时间；所述计次为运行在直流电压控制的次数；
当所述计时超过第三时间阈值或/和所述计次超过第一次数阈值时，发出报警，或者减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流，或者闭锁所述并联电压源型阀组；
所述第三时间阈值取值范围为2ms至2s之间；所述第一次数阈值取值范围为1至10之间。
9.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：
当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流；
或者当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第五电压阈值时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式后，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流；
所述第五电压阈值取值区间为0.1至1.0倍所述第二电压源型阀组单元的额定直流电压，所述第五电压阈值大于所述第一电压阈值。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，减小流入所述并联电压源型阀组的直流电流是通过控制所述并联电压源型阀组的功率源减小功率输出实现，所述功率源包括向所述并联电压源型阀组输送功率的其他电压源型阀组或电流源型阀组。
11.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式时，增加并联的电压源型阀组单元间的环流控制。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，
所述直流电压控制模式采用比例积分调节器，所述环流控制为在所述比例积分调节器的直流电压误差基础上增加k倍直流电流误差，其中，
当所述并联的电压源型阀组单元容量相同时，所述直流电流误差为所述并联电压源型阀组的直流电流平均值与所述第二电压源型阀组单元的直流电流之差；
当所述并联的电压源型阀组单元容量不同时，所述直流电流误差为所述第二电压源型阀组单元容量除以所述并联电压源型阀组的总容量后乘以所述并联电压源型阀组的总直流电流与所述第二电压源型阀组单元的直流电流之差。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，
所述k的取值区间为0.001至100，所述k为所述取值区间内的任一值或k在所述取值区间内随不同直流电流的分段区间取不同值。
14.根据权利要求1所述的控制方法，其中，
所述电压源换流器为可关断的全控型功率半导体器件组成的换流器，包括两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种。
15.一种并联电压源型阀组控制装置，应用如所述权利要求1至14之任一项所述的并联电压源型阀组控制方法，所述装置包括：
检测单元，检测第二电压源型阀组单元的直流电压；
控制单元，选择其中一个电压源型阀组单元作为第一电压源型阀组单元，控制所述第一电压源型阀组单元运行在直流电压控制模式；除所述第一电压源型阀组单元的其他电压源型阀组单元作为第二电压源型阀组单元，控制所述第二电压源型阀组单元运行在功率控制模式或直流电流控制模式；当所述第二电压源型阀组单元的直流电压实际值的绝对值与直流电压参考值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第一电压阈值，或所述第二电压源型阀组单元的直流电压参考值的绝对值与直流电压实际值的绝对值之差超过所述第二电压源型阀组单元的第二电压阈值，或/和收到与所述并联电压源型阀组相串联的电流源型阀组或电压源型阀组的故障信号时，所述第二电压源型阀组单元切换为运行在直流电压控制模式。
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