[发明专利]一种基于混合拓扑换流器的柔直系统直流故障恢复方法

说明书

本发明提供了一种基于混合拓扑换流器的柔直系统直流故障恢复方法，包括步骤1：判断直流故障是否结束；步骤2：解锁半桥子模块；步骤3：投入附加直流电压控制，由直流升压过程中的直流电流偏差确定换流站需要输出的附加直流电压；步骤4：柔直系统依据修正后的直流电压设定值选取子模块的类型和数量；步骤5：将所有待直流电压重建换流站按照相同的直流电压变化速率，在同一时刻进行升压；期间附加控制起作用，当直流电压恢复至额定值后，停止附加直流电压控制；步骤6：各站切换至正常控制模式。与现有技术相比，本发明提供的基于混合拓扑换流器的柔直系统直流故障恢复方法，能够抑制升压过程中的站间能量波动，适用性强。

技术领域

本发明涉及电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及一种基于混合拓扑换流器的柔直系统直流故障恢复方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是一种新型多电平电压源换流器，其模块化设计、良好的扩展性等性能在高压直流输电等领域具有广阔的应用前景。其换流器是由多个子模块(Submodule,SM)堆叠而成，通过控制子模块的投入和退出，就可以控制交流侧输出电压，从而实现交直流功率交换。现有工程所采用的换流器技术均采用半桥子模块(Half-Bridge Sub-Module，HBSM)拓扑结构。

由于高压直流输电领域的直流断路器技术及制造工艺尚不成熟，对于直流短路这种极端故障的处理，大多是依靠换流器的控制配合来实现的。但是传统两电平、钳位型三电平、半桥式模块化多电平换流器无法输出反向电压以抑制交流系统的短路电流，即不具备暂时性直流故障的穿越能力，限制了模块化多电平换流器在架空线输电形式的柔性直流输电场合的应用。

为了解决上述问题，国际学者提出了基于半桥和全桥子模块混合型模块化多电平换流器(Cell-Hybrid MMC)等新型子模块拓扑。由于其中的全桥型子模块可以输出0、+1和-1三种电平，可以阻断来自任何方向的桥臂电流，因此其具备一定的双极直流故障穿越能力，同时不需要闭锁换流器。

根据现有的研究表明，在直流故障穿越期间换流器输出电压由上下桥臂共同叠加而成，故障期间半桥子模块全部闭锁，全桥子模块来阻断桥臂短路电流。待直流故障清除后，需要尽快实现直流电压的重建。其重建本质就是将直流电压由0逐步恢复到额定值的过程，同时伴随着半桥子模块的解锁。考虑到两站之间直流电压重建不可能完全同步，不同步会造成换流站间子模块存储能量的波动，会影响直流电压重建。

因此，需要提供一种混合型拓扑在不闭锁换流器情况下完成直流故障恢复后的直流电压重建协调控制策略。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于混合拓扑换流器的柔直系统直流故障恢复方法。

本发明的技术方案是：

所述混合拓扑换流器的功率子模块包括全桥子模块和半桥子模块，当所述柔直系统在直流故障穿越后半桥子模块全部闭锁，全桥子模块正常运行，柔直系统的直流电压U_dc为故障点残压值，所述方法包括：

步骤1：判断所述直流故障是否结束；

步骤2：解锁每个待直流电压重建换流站的桥臂中的半桥子模块；

步骤3：对所有待直流电压重建换流站的桥臂进行附加直流电压控制，确定换流站桥臂需要附加输出的直流电压U_{ref_re}；

步骤4：依据所述待直流电压重建换流站的桥臂的直流电压输出设定值U_ref0、所述直流电压U_dc和所述附加输出的直流电压U_{ref_re}，计算得到所述换流站的桥臂的实际投入直流电压设定值U_ref；所述柔直系统依据该实际投入直流电压设定值U_ref选取功率子模块的类型和数量；