[发明专利]一种高压直流输电串联阀组控制装置

说明书

技术领域

本发明属于高压直流输电、特高压直流输电领域，特别涉及一种高压直流输电串联阀组电流控制时阀组电压控制装置。

背景技术

高压直流输电设备将交流电流通过换流器转换为直流电流并且传输到另一个换流器，将直流电流又转换为交流电流。采用的换流器通常包括一个由可控功率半导体组成的阀组，每个阀组的功率半导体互相连接成六脉动或十二脉动桥。通常仅设置一个阀组用于电能传输，然而在一些应用中会需要互相串联多个这样的阀组。

如果阀组互相串联，则流过每个阀组的功率半导体的电流是相同的。如果每个阀组设置一个电流调节单元，每个电流调节单元调节共同的直流电流，由于存在测量误差和调节误差，每个电流调节单元输出的触发角不相同，相应阀组的电压将会产生振荡，可能会导致两个阀组的电压差别较大，阀组所连接的换流变压器分接头会频繁动作。

解决此问题的现有技术之一是串联阀组在所谓的极层面设置一个共同的电流调节单元，其中该共同的电流调节单元输出的触发角传输到每个串联的阀组。可选地，此共同的电流调节单元可设置在主控阀组，从控阀组采用主控阀组传送过来的触发角。串联阀组若连接到同一个交流电网，由于交流系统和换流变压器参数等相同，相同的电流调节单元输出的控制信号基本可以保证串联阀组的电压平衡。串联阀组若连接到不同交流电网，由于交流系统和换流变压器参数等不同，相同的电流调节单元输出的控制信号不能调节串联阀组的电压平衡，虽然可以借助换流变压器分接头来缩小电压差，但是动态响应速度变差并且无法消除换流变压器分接头调节步长内对应的电压差。

解决此问题的现有技术之二是将串联阀组的每个阀组的电流调节单元与电压平衡单元相结合，将电流调节误差和串联阀组之间的电压差同时引入一个PI调节器，用于电流控制和平衡串联阀组的电压。此方法对于串联阀组连接到相同的交流电网或不同的交流电网，都可实现串联阀组的电压平衡，但是当电压采集单元出现故障并且电压平衡单元退出后，串联阀组无法调节共同的直流电流。

上述两种方案不能实现串联阀组之间的电压不平衡调节控制。在直流输电系统中，存在串联阀组之间电压调节的需求；如在高、低压阀组连接不同电压等级的交流电网的特高压直流输电场合，如果可以调节高、低压阀组之间的电压，则可以满足高、低压阀组所连接的不同交流电网的功率需求，一定程度上实现了所连接的不同交流电网功率的解耦控制。现有技术却不能满足，因为各串联阀组电压基本平衡、串联的电流相同，使得各串联阀组的功率基本相同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种高压直流输电串联阀组控制装置，用于调节具有两个及以上由分别具有可控的功率半导体的阀组组成的串联电路的高压直流输电设备采用电流控制时的阀组电压，可实现串联阀组电压的平衡或不平衡控制。

本发明的解决方案是：一种高压直流输电串联阀组控制装置，用于调节具有两个或两个以上由分别具有可控的功率半导体的阀组串联组成的高压直流输电设备，其特征在于，对于每个阀组设置一个电流调节单元和一个电压调节单元，电流调节单元用于控制流过与其对应的阀组的直流电流，电压调节单元用于控制与其对应的阀组两端电压；串联的阀组中选择一个作为主控阀组，其他作为从控阀组；主控阀组选取电流调节单元输出的触发角进行控制，从控阀组选取电压调节单元输出值取决于符号地应用到主控阀组传送过来的触发角后得到的触发角进行控制。

上述方案中，两个或两个以上串联的阀组同时工作时，只有一个阀组为主控阀组，其余的阀组为从控阀组；当主控阀组存在严重故障或退出运行时，其中一个无故障的从控阀组变为主控阀组，剩余的从控阀组仍为从控阀组。

上述方案中，所述的主控阀组传送过来的触发角是从控阀组通过控制装置之间直接或间接通讯得到。

上述方案中，所述的电流调节单元与阀组电流采集单元相连，每个所述阀组电流采集单元对应于一个阀组并且用于确定流过该阀组的电流；所述的电压调节单元与阀组电压采集单元相连，每个所述阀组电压采集单元对应于一个阀组并且用于确定在对应的阀组上降落的阀组电压。

上述方案中，所述的电压调节单元具有减法器，所述减法器的参考电压输入为：选择主控阀组的电压或不平衡参考电压；所述减法器的测量电压输入为：与其相连的阀组电压采集单元输出的电压。

上述方案中，所述的电压调节单元具有一个PI调节器，PI调节器的输出取决于符号地应用到主控阀组传送过来的触发角后输出；符号的正、负由触发角和阀组电压关系确定。