[发明专利]一种LCC-MMC交错混合双极直流输电系统

说明书

本发明公开了一种LCC‑MMC交错混合双极直流输电系统，包括送端换流站和受端换流站；送端换流站的正极由LCC组成，送端换流站的负极由MMC组成；受端换流站的正极由MMC组成，受端换流站的负极由LCC组成；送端换流站的正极通过直流输电线与受端换流站的正极相连，送端换流站的负极通过直流输电线连接受端换流站的负极。本发明的LCC‑MMC交错混合双极直流输电系统占地面积比基于晶闸管的传统直流输电系统和完全基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统小，并且能够连接弱交流系统，实现有功功率和无功功率的解耦控制；直流线路的单向二极管能避免直流双极短路故障时，三相短路电流流过模块化多电平换流器。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种LCC-MMC交错混合双极直流输电系统。

背景技术

随着大容量电力电子器件的快速发展，新能源发电的大量并网，区域大网间的异步互联的需求日益增加，高压直流输电技术迎来了崭新的发展机遇。目前中国的直流输电技术发展分为两个方向：基于晶闸管的特高压直流输电技术和基于可关断器件的柔性直流输电技术。

基于晶闸管的特高压直流输电系统技术成熟，工程经验丰富，目前已经投运的向家坝-上海特高压直流输电工程、锦屏-苏南特高压直流输电工程、哈密南-郑州特高压直流输电工程等6条特高压直流输电工程。基于晶闸管的直流输电技术由于其器件的自身的半控特性，导致其具有换相失败的潜在风险，连接弱交流系统的能力较弱等缺点。

基于可关断器件的柔性直流输电技术具有多种换流器的拓扑结构，目前研究和应用的最广泛的是基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流输电技术。由于模块化多电平换流器的模块化结构，使其能通过子模块数量的变化来适应不同的电压等级，具有较强的扩展性和冗余能力，提高了系统的可靠性；同时模块化多电平换流器能产生高达数百个输出电平，交流输出波形谐波含量很低，也降低了器件的开关频率和开关损耗。然而基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统由大量的绝缘栅双极性晶体管(IGBT)和直流电容器组成，成本很高。

目前，基于晶闸管桥和模块化多电平换流器的混合直流输电系统也有所研究，其拓扑结构为在一个站晶闸管桥，另一个站为模块化多电平换流器，这种混合直流输电系统在晶闸管桥侧仍需要大量的滤波和无功补偿装置，不能连接弱交流系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种造价低，且占地面积比基于晶闸管的传统直流输电系统和完全基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统小，能够连接弱交流系统，实现有功功率和无功功率的解耦控制的LCC-MMC交错混合双极直流输电系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种LCC-MMC交错混合双极直流输电系统，包括送端换流站和受端换流站；送端换流站的正极由LCC组成，送端换流站的负极由MMC组成；受端换流站的正极由MMC组成，受端换流站的负极由LCC组成；送端换流站的正极通过直流输电线与受端换流站的正极相连，送端换流站的负极通过直流输电线连接受端换流站的负极。

进一步地，所述直流输电线路与MMC连接处设有一个二极管阀组，二极管阀组的导通方向为LCC指向MMC。

进一步地，所述送端换流站正极的LCC包括第一晶闸管桥和整流变压器；整流变压器的原边与送端三相交流系统相连，整流变压器的副边与第一晶闸管桥的交流端相连，第一晶闸管桥的阴极与直流输电线路送端的正极相连，第一晶闸管桥的阳极与送端接地线相连；

所述送端换流站负极的MMC包括第一三相MMC和第一连接变压器，第一三相MMC的各个桥臂分别由多个半桥子模块或全桥子模块串联组成；第一连接变压器的原边与送端三相交流系统相连，第一连接变压器的副边与第一三相MMC的交流端相连，第一三相MMC的正极与送端接地线相连，第一三相MMC的负极与直流输电线路送端的负极相连。所述第一三相MMC的每个桥臂上分别串联一个缓冲电抗器。