[发明专利]HVDC网络的启动

说明书

本发明描述了用于控制电压源变换器(101a)以对直流传输线(103)充电的方法和设备。电压命令生成模块(300)生成电压命令(V_ORD)，其用于控制电压源变换器以在直流传输线上生成DC电压。振荡衰减模块(302)监测DC电流流动(I_DC)以确定电流振荡的指示(D)，所述电压命令基于电压参考信号(R_v)，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。

技术领域

本发明涉及用于形成高压电力传输/配电网的一部分的电压源变换器的启动的方法和设备，并且具体地涉及例如在直流传输线的初始化或故障条件之后的重新启动时，用于对电压源变换器之间的直流传输线(DC link)充电的方法和设备。

背景技术

HVDC(高压直流)电力传输使用直流来传输电力。这是更为普遍的交流电力传输的替代方式。使用HVDC电力传输有许多好处。HVDC对在远距离上的电力传输和/或互连以不同频率操作的交流(AC)网络是特别有用的。

第一站因此可以通过一个或多个DC传输线例如架空线或海底或埋地电缆将电能传送至第二站。第一站可以通过从接收的AC输入供电转换生成DC供电。第二站则通常提供从DC变换回AC。第一站和第二站中的每一个因此通常可以包括用于从AC变换成DC或反之亦然的变换器。

最初，HVDC电力传输系统往往针对点对点传输，即仅从第一站到第二站实现。但是，在包括连接超过两个电压变换器的多个DC传输路径的网格状网络或DC电网上实现HVDC电力传输越来越多地被提出。例如，在诸如由可再生能源(诸如风场，其中可以有地理上可能相距遥远的多个源)的电力生成的应用中，这种DC网络是有用的。

至今大多数HVDC传输系统基于线路换向变换器(LCC)，比方说例如使用晶闸管阀的六脉冲桥式变换器。LCC使用诸如晶闸管的元件，这些元件能够由适当的触发器信号接通，并且只要他们前向偏置，则保持导通。

但是，越来越多地提出电压源变换器(VSC)用在HVDC传输中。VSC使用开关元件，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其能够独立于任何连接的AC系统被可控地接通和关断。VSC因此有时称作自换向变换器。

VSC的各种设计是已知的。在通常称作六脉冲桥的一种形式的已知VSC中，将AC端子连接至DC端子的每个阀包括一组串联连接的开关元件，通常是IGBT，每个IGBT与反并联二极管连接。阀的IGBT被一起切换以连接或断开相关的AC和DC端子，给定相分支的阀(即将两个DC端子分别连接至同一AC端子的两个阀)以反相切换。通过对每个臂使用脉宽调制(PWM)类型的开关方案，可以实现AC和DC电压之间的变换。

在称作模块化多电平变换器(MMC)的另一种已知类型的VSC中，每个阀包括串联连接的一连串单元，每个单元包括能量储存元件(诸如电容器)和开关布置，开关布置能够被控制以便将能量储存元件串联连接在单元的端子之间或者旁路(bypass)能量储存元件。阀的单元或子模块被控制以在不同的时间连接或绕过其相应的能量储存元件，以便随时间改变阀两端的电压差。通过使用相对大量的子模块，并对开关动作适当地定时，阀能够合成近似于正弦波并包含低水平的谐波畸变的阶跃波形。本领域技术人员会理解MMC有各种设计。例如，MMC可以是半桥MMC或全桥MMC。在半桥MMC中，单元或子模块的能量储存元件与半桥开关布置连接，这允许能量储存元件被旁路或被连接，以在单元的端子处提供给定极性的电压。在全桥MMC中，单元或子模块的能量储存元件与全桥开关布置连接，这允许能量储存元件被旁路或被连接以在单元的端子处提供任一极性的电压。

正常使用中，HVDC站的VSC通常参照相关连接的AC网络的AC波形被控制，以达到期望的功率流。一个VSC可以以电压控制操作以控制DC线路的电压，另一VSC以功率控制被控制以控制功率流。

使用中，DC线路因此被充电到相关的操作DC电压。在DC网络初始启动时，或者在一些情况下在故障之后重新启动时，因此可能需要将DC线路充电到操作电压。