[发明专利]MMC换流站接入直流电网的控制方法及控制器

说明书

本发明公开了一种MMC换流站接入直流电网的控制方法及控制器，其中方法包括：利用MMC换流站的交流源为MMC换流站的第一子模块充电；判断所有第一子模块的电容电压是否提升至其额定工作电压；当判断结果为是时，利用充电后的MMC换流站为DC/DC变换器充电；判断所有DC/DC变换器的子模块的电容电压是否提升至其额定工作电压；当判断结果为是时，将DC/DC变换器的第一直流侧与待接入直流电网相连，控制DC/DC变换器的传输功率，使得传输功率提升至所述DC/DC变换器的额定传输功率。本发明实施例采用的MMC换流站和DC/DC变换器的有序充电控制，能够有效降低MMC换流站接入直流电网的冲击电流，从而易于实现MMC换流站平滑接入直流电网。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种MMC换流站接入直流电网的控制方法及控制器。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭和环境承载能力的日益减弱，可再生能源发电得到了迅速发展，如风能发电、太阳能发电等。这些发电装置具有单个装机容量小、分布比较分散、原理交流电网等特点。与交流主网并网时，由于传统的电流源换流站只能工作在有源逆变状态、换流站短路容量小等缺点，并不能满足这些新能源的并网要求。

基于高压、大功率、全控型电力电子器件(如IGBT)的电压源换流站，由于其灵活、经济、可控性、高质量输电方式等优点，成为了直流电网发展的主流趋势。其中，基于电压源换流站技术目前主要采用模块化多电平(Modular-Multilevel-Converter，简称为MMC)变流技术，其采用各相级联的子模块电压叠加的方式输出高电压。如图1所示，为MMC的基本结构示意图，即MMC的三相桥臂是由子模块(SM)级联所得。三相MMC由三个结构相同的相单元组成，三个相单元并联连接；每个相单元均分为上下桥臂，共6个桥臂；每个桥臂由N个SM和一个桥臂电抗器串联而成。

现有技术中，将采用MMC变流技术的电压源换流站称之为MMC换流站。其中，考虑到直流电网可灵活扩展的性质，因此，如何将MMC换流站在线接入直流电网将成为今后普遍存在的问题。由于MMC换流站在直流电网中的接入点的电压等级可能与MMC换流站的直流电压等级不同，现有技术中一般通过高电压大容量DC/DC变换器实现不同电压等级的孤立MMC换流站与直流电网的互连。其中，DC/DC变换器为基于MMC的传统半桥式DC/DC变换器，具体结构如图2所示，包括由变压器连接的两组MMC，两组MMC的交流侧通过变压器连接，其对应的直流侧分别为与待接入直流电网相连的第一直流侧以及与MMC换流站直流侧相连的第二直流侧。其中，将MMC换流站中的子模块称之为第一子模块；将DC/DC变换器中的子模块分为：与MMC换流站直流侧相连的一组MMC中的子模块称之为第二子模块，将DC/DC变换器与直流电网相连的一组MMC中的子模块称之为第三子模块。

但是，上述技术方案中，若不能采取合理的MMC换流站在线接入不同电压等级的直流电网的控制策略，将导致MMC换流站接入时产生的冲击电流过大，损坏设备且影响整个直流电网的安全、稳定运行。因此需设计合理的控制策略，以保证MMC换流站通过DC/DC变换器在线平滑接入直流电网。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种MMC换流站接入直流电网的控制方法及控制器，以解决MMC换流站接入直流电网时产生的冲击电流过大的问题。

本发明第一方面提供了一种MMC换流站接入直流电网的控制方法，包括以下步骤：

利用MMC换流站的交流源为所述MMC换流站的第一子模块充电；

判断所有所述第一子模块的电容电压是否提升至所述第一子模块的额定工作电压；

当所有所述第一子模块的电容电压提升至所述第一子模块的额定工作电压时，利用充电后的所述MMC换流站为DC/DC变换器充电；

判断所有所述DC/DC变换器的子模块的电容电压是否提升至所述DC/DC变换器的子模块的额定工作电压；