本發(fā)明涉及柔性直流輸電領(lǐng)域，具體涉及一種全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)：

模塊化多電平換流器(mmc)是目前國(guó)際上發(fā)展較為迅速的一種柔性直流輸電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前，工程上所用的模塊化多電平結(jié)構(gòu)多為半橋型，其因所用開(kāi)關(guān)器件相對(duì)較少，損耗小，造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)被廣泛使用，但其無(wú)法隔離直流故障，不適用于長(zhǎng)距離架空線(xiàn)路，降低了柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及適用范圍。

全橋型子模塊具備直流故障隔離的能力，但其開(kāi)關(guān)器件比半橋子模塊多，損耗大，造價(jià)高，增加了系統(tǒng)的建設(shè)成本，降低了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)收益。

基于全橋與半橋子模塊混合型的模塊化多電平換流器相比于全橋結(jié)構(gòu)，在具備直流故障隔離的能力的基礎(chǔ)上，降低了成本與損耗，具有很好的技術(shù)前景。

但全橋與半橋混合型換流器在交流不控充電啟動(dòng)時(shí)，其不同結(jié)構(gòu)的子模塊的對(duì)外特性不完全一致，將導(dǎo)致在參數(shù)設(shè)計(jì)一致的情況下，全橋與半橋的充電電壓不一致；若在子模塊帶電后直接解鎖換流器，將產(chǎn)生較大的電流沖擊，為了減少子模塊充電及啟動(dòng)期間對(duì)電網(wǎng)及一次設(shè)備的沖擊，一種合理有效的模塊化多電平柔性直流輸電換流器啟動(dòng)方法是必不可少的。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201510600148.3全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器啟動(dòng)方法，重點(diǎn)介紹了一種全橋與半橋子模塊混聯(lián)的模塊化多電平換流器及啟動(dòng)方法，其所介紹的混聯(lián)型換流器子模塊參數(shù)設(shè)計(jì)不一致，全橋子模塊的電容值設(shè)置為半橋子模塊電容值的二倍，以此來(lái)抑制交流不控充電階段全橋與半橋子模塊充電的不一致。但這會(huì)造成全橋子模塊電容值過(guò)大，大幅增加子模塊的制造成本及系統(tǒng)的建設(shè)成本，在高壓大功率的運(yùn)行情況下，現(xiàn)有的子模塊電容器制造工藝甚至無(wú)法制造出滿(mǎn)足全橋子模塊使用的電容器，同時(shí)該專(zhuān)利只考慮到抑制交流不控充電時(shí)不同子模塊充電電壓的不一致，但其所用設(shè)計(jì)方法在換流器通過(guò)直流側(cè)充電時(shí)會(huì)出現(xiàn)半橋子模塊電壓是全橋子模塊電壓的二倍，這在工程中是不可取的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器啟動(dòng)方法，用以解決全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器在交流側(cè)不控充電過(guò)程中不同子模塊充電電壓不一致的情況；保證子模塊在啟動(dòng)過(guò)程中的電壓一致性，避免不同子模塊電容電壓不均勻引起的啟動(dòng)失敗及保護(hù)閉鎖。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器啟動(dòng)方法，全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器包括三個(gè)相單元，每個(gè)相單元包括結(jié)構(gòu)相同的上橋臂與下橋臂，每個(gè)橋臂有a個(gè)全橋子模塊、b個(gè)半橋子模塊及橋臂電抗器組成；

其中，全橋子模塊和半橋子模塊的額定直流電壓及子模塊電容均相同；

全橋子模塊的個(gè)數(shù)a大于等于滿(mǎn)足直流雙極短路故障下隔離直流故障所需全橋子模塊數(shù)的最小值，根據(jù)不同的系統(tǒng)及主回路參數(shù)，全橋子模塊數(shù)與半橋子模塊數(shù)的比例不同；

多電平換流器啟動(dòng)方法包括以下步驟：

a、閉合換流器交流側(cè)的交流斷路器，電源通過(guò)啟動(dòng)電阻給換流器的子模塊不控充電，此時(shí)換流器的全橋子模塊充電電壓約為半橋子模塊充電電壓的2倍；

b、當(dāng)換流器各個(gè)子模塊電壓達(dá)到取能回路工作門(mén)檻值后，各子模塊與閥控系統(tǒng)建立通訊，通過(guò)觸發(fā)全橋子模塊的igbt，使全橋子模塊的對(duì)外特性與半橋子模塊一致，系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)電阻對(duì)所有的子模塊進(jìn)行二次不控充電；

c、檢測(cè)直流電壓，當(dāng)直流電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，旁路換流站的啟動(dòng)電阻；

d、解鎖換流站，控制切除橋臂中的子模塊，其余子模塊保持原先閉鎖不投入狀態(tài)；通過(guò)逐漸增加子模塊切除數(shù)量的方式給子模塊充電，并投入子模塊均壓控制，當(dāng)切除數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，不再增加子模塊切除數(shù)量，直至全橋及半橋電壓達(dá)到一致；

e、換流站啟動(dòng)直流電壓控制，直至直流電壓及所有子模塊充電至額定電壓，充電完成。

進(jìn)一步，所述步驟d中子模塊均壓控制為：當(dāng)橋臂電流方向?yàn)樽幽K充電方向時(shí)，切除所有子模塊中電壓最大的n個(gè)子模塊；當(dāng)橋臂電流方向?yàn)樽幽K放電方向時(shí)，切除所有子模塊中電壓最小的n個(gè)子模塊，其中n為設(shè)置的切除子模塊數(shù)，由系統(tǒng)主回路參數(shù)、全橋與半橋的比例及允許的子模塊充電電壓最大值限定。

進(jìn)一步，所述步驟e中換流站通過(guò)帶斜率控制的直流電壓控制，直至直流電壓及所有子模塊充電至額定電壓。

進(jìn)一步，所述步驟b中，通過(guò)對(duì)全橋子模塊進(jìn)行觸發(fā)，使全橋子模塊的對(duì)外特性與橋臂中的半橋子模塊一致，通過(guò)改變?nèi)珮蜃幽K的對(duì)外特性，使系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)電阻對(duì)所有的子模塊進(jìn)行二次不控充電。

進(jìn)一步，初始不控充電時(shí)，全橋子模塊的電壓為半橋子模塊電壓的二倍。

本發(fā)明的全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器啟動(dòng)方法，當(dāng)換流器各個(gè)子模塊電壓達(dá)到取能回路工作門(mén)檻值后，通過(guò)觸發(fā)全橋子模塊的igbt使全橋子模塊的對(duì)外特性與半橋子模塊一致，系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)電阻對(duì)所有的子模塊進(jìn)行二次不控充電；可解決因不同子模塊間充電特性不一引起不同子模塊間充電電壓不一致的情況，降低混聯(lián)型模塊化多電平不控充電后直接解鎖所帶來(lái)的電流沖擊，避免不同子模塊電容電壓不均勻引起的啟動(dòng)失敗及保護(hù)閉鎖。

附圖說(shuō)明

圖1為全橋與半橋混合型模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)

圖2為半橋型子模塊(hbsm)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖3為全橋型子模塊(fbsm)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。交直流兩種情況。

如圖1-3所示，本發(fā)明實(shí)施例的全橋與半橋混合型模塊化多電平柔性直流輸電換流器包括三個(gè)相單元，每個(gè)相單元包括結(jié)構(gòu)相同的上橋臂與下橋臂，每個(gè)橋臂有a個(gè)全橋子模塊(fbsm)、b個(gè)半橋子模塊(hbsm)及橋臂電抗器組成；

其中全橋子模塊與半橋子模塊的額定直流電壓與子模塊電容均相同；

全橋子模塊的個(gè)數(shù)大于等于滿(mǎn)足直流雙極短路故障下隔離直流故障所需全橋子模塊數(shù)的最小值，根據(jù)不同的系統(tǒng)及主回路參數(shù)，全橋子模塊數(shù)與半橋子模塊數(shù)的比例會(huì)有所不同。

本發(fā)明所述的全橋與半橋混合型模塊化多電平柔性直流輸電換流器啟動(dòng)方法，包括：

a、閉合換流器交流側(cè)的交流斷路器，電源通過(guò)啟動(dòng)電阻給換流器的子模塊不控充電，此時(shí)該站全橋子模塊充電電壓約為半橋子模塊充電電壓的2倍；

b、當(dāng)換流器各個(gè)子模塊電壓達(dá)到取能回路工作門(mén)檻值后，各子模塊與閥控系統(tǒng)建立通訊，此時(shí)通過(guò)觸發(fā)全橋子模塊的igbt，使全橋子模塊的對(duì)外特性與半橋子模塊一致，系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)電阻對(duì)所有的子模塊進(jìn)行二次不控充電；(此時(shí)給換流器所有全橋子模塊的igbt4觸發(fā)信號(hào)，保持igbt4閉合，系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)電阻對(duì)所有的子模塊進(jìn)行二次不控充電)。

c、檢測(cè)直流電壓，當(dāng)直流電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，旁路換流站的啟動(dòng)電阻；

d、解鎖換流站，控制切除橋臂中的子模塊，其余子模塊保持原先閉鎖不投入狀態(tài)；通過(guò)逐漸增加子模塊切除數(shù)量的方式給子模塊充電，并投入子模塊均壓控制，因充電回路中的子模塊數(shù)量減少，子模塊的充電電壓將隨著切除數(shù)量的增加而變大，當(dāng)切除數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，不再增加子模塊切除數(shù)量，通過(guò)子模塊的均壓控制，直至全橋及半橋電壓達(dá)到一致；

所述子模塊的均壓控制方法為：當(dāng)橋臂電流方向?yàn)樽幽K充電方向時(shí)，切除所有子模塊中電壓最大的n個(gè)子模塊，其中n為設(shè)置的切除子模塊數(shù)；當(dāng)橋臂電流方向?yàn)樽幽K放電方向時(shí)，切除所有子模塊中電壓最小的n個(gè)子模塊，其中n為設(shè)置的切除子模塊數(shù)。

所述的設(shè)置切除子模塊數(shù)n由系統(tǒng)主回路參數(shù)、全橋與半橋的比例及允許的子模塊充電電壓最大值限定；因初始不控充電時(shí)，全橋子模塊的電壓為半橋型的二倍，在二次不控充電后，全橋型子模塊的電壓仍比半橋型子模塊高，若持續(xù)減少n，則可能出現(xiàn)全橋子模塊電壓已超過(guò)額定電壓，而半橋型子模塊仍低于額定電壓，因此可由系統(tǒng)參數(shù)及允許的子模塊充電電壓最大值來(lái)限定n的最大值。

e、換流站啟動(dòng)帶斜率控制的直流電壓控制，直至直流電壓及所有子模塊充電至額定電壓，充電完成。

上述雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所述領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。