[发明专利]一种换流阀控制保护系统架构

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种换流阀控制保护系统架构。

背景技术

柔性直流采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制有功功率和无功功率，从而提高交流系统的稳定性，抑制交流系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。换流器是柔性直流技术的核心装备，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)因其具有模块化设计、开关频率低、谐波性能好等优点而成为当前柔性直流工程的首选方案。

换流阀控制保护系统是换流器控制保护系统和换流阀的纽带，接受换流器控制保护系统的指令并经过调制后得到各桥臂每个子模块的控制命令，这里称为下行通信；同时采集换流阀每个子模块的状态并汇总后向换流器控制保护系统上送换流阀状态，这里称为上行通信。从控制角度讲，上下行通讯的延时越长，整个控制系统的稳定裕度越低；从保护角度讲，上下行通讯的延时越长，换流阀过流和过压保护的灵敏度越低，换流阀的安全裕度越小。该延时与换流阀控制保护系统的架构密切相关，因此应该尽可能的减小该延时。

与此同时，随着工业的发展和城市化进程，土地作为稀缺资源得到越来越多人的认可，目前直流及电力电子相关工程中，土地成为制约其发展的一个关键因素。同时，柔性直流输电应用领域由输电向配电、海上平台、城市多端供电等应用场景扩展，上述应用场景柔性直流容量一般较小，但对占地面积有严格的限制，因此，为适应柔直紧凑化发展趋势，换流阀控制保护系统往紧凑型方向发展成为了一种趋势。

静止无功发生器的换流阀控制保护系统的发展趋势与柔性直流换流阀控制保护系统的发展趋势一致。

目前常见的换流阀控制保护系统架构都至少包含两层，如图4所示，即每个换流器配置一个换流器级控制单元和多个桥臂级控制单元，其中换流器级控制单元负责换流器各个桥臂之间的协调，桥臂级控制单元负责对应桥臂内部的协调。这个架构不符合换流阀控制保护系统的发展趋势，其延时相对单层架构的延时较长，每个换流器配置多个桥臂级控制单元占地面积较大。

为适应换流阀控制保护系统的发展趋势，有必要寻找一种换流阀控制保护系统架构，减少换流阀控制保护系统的层级，减少装置数量，从而实现延时和体积的最小化，提高换流器的稳定裕度和安全裕度，提高换流器的功率密度。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种换流阀控制保护系统架构，减少换流阀控制保护系统的层级，减少装置数量，从而实现延时和体积的最小化。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种换流阀控制保护系统架构，每个换流器包含A个桥臂，每个桥臂B个子模块，每台阀控装置控制C个桥臂，每台阀控装置的每个桥臂最多D个子模块，将每个换流器的A个桥臂分为F组，将每个桥臂的B个子模块分为G组，一个换流器的换流阀控制保护系统包含E台阀控装置，E等于F乘以G。各阀控装置对上接受换流器控制保护系统的控制指令并向换流器控制保护系统返回对应子模块的状态，对下控制C个桥臂的所有子模块或者部分子模块，各阀控装置独立运行。

上述C为大于等于1并且小于等于A的整数。

上述F为大于等于A除以C所得商的整数。

上述G为大于等于B除以D所得商的整数。

采用上述方案后，本发明的有益效果为：

(1)提高换流器的稳定裕度；

(2)提高换流器的安全裕度；

(3)提高换流器的功率密度。

附图说明

图1是换流阀控制保护系统单层级架构；

图2是换流阀控制保护系统单层级架构实例一；

图3是换流阀控制保护系统单层级架构实例二；

图4是换流阀控制保护系统双层级架构。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

一种换流阀控制保护系统架构，每个换流器包含A个桥臂，每个桥臂B个子模块，每台阀控装置控制C个桥臂，每台阀控装置的每个桥臂最多D个子模块，将每个换流器的A个桥臂分为F组，将每个桥臂的B个子模块分为G组，一个换流器的换流阀控制保护系统包含E台阀控装置，E等于F乘以G。各阀控装置对上接受换流器控制保护系统的控制指令并向换流器控制保护系统返回对应子模块的状态，对下控制C个桥臂的所有子模块或者部分子模块，各阀控装置独立运行。上述C为大于等于1并且小于等于A的整数。上述F位大于等于A除以C所得商的整数。上述G位大于等于B除以D所得商的整数。