[发明专利]一种全桥型MMC的预充电方法

说明书

本发明公开了一种全桥型MMC的预充电方法，分为不控充电阶段和可控充电阶段，在不控充电阶段，所有子模块均处于闭锁状态，通过串联限流电阻保证充电过程不产生过流；在可控充电阶段，利用全桥子模块触发系统，对每个桥臂的子模块分组充电和退出，使子模块电容充电至额定电压，完成预充电过程。本发明保证了全桥型MMC在预充电阶段从交流系统取能，同时避免了直流线路承受巨大的电压变化率，完成预充电过程后使每个子模块电压升至子模块额定电压值。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及一种全桥型MMC的预充电方法。

背景技术

近年来，模块化多电平换流器(MMC)成为基于电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)领域的研究热点。与两电平和三电平VSC-HVDC相比，MMC具有谐波含量低、可适用于高电压大容量场合、直流侧无需并联电容等优势。

目前，国内外已有多个MMC-HVDC工程建成投运，并有多项工程在建设规划中。其中，有规划中的MMC换流站传输容量达到5000MW，直流电压达到±800KV。

目前已经建成的MMC-HVDC工程，全部为半桥型MMC(HB-MMC)，而全桥型MMC(FB-MMC)也是一种十分重要的拓扑，其基本控制与调制策略与HB-MMC类似，且FB-MMC具有穿越直流故障的能力，是一种未来的发展趋势。目前对于FB-MMC的预充电方法，鲜有文献介绍。

由于子模块结构的差异，目前半桥型MMC的预充电方法不能直接应用于全桥型MMC，所以十分有必要对全桥型MMC的预充电方法进行研究，并给出可行的预充电方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种全桥型MMC的预充电方法，通过两个阶段的充电过程，完成电容从交流侧取能充电，使子模块电容充电至额定电压值。

为达到上述目的，本发明所述一种全桥型MMC的预充电方法包括不控充电阶段和可控充电阶段，不控充电阶段结束后进入可控充电阶段，在不控充电阶段，所有子模块的IGBT均处于闭锁状态，给所有子模块的电容充电至电压设定值U_cset1，在可控充电阶段，利用全桥子模块触发系统，对每个桥臂的子模块分组充电和退出，最终使全部子模块电容充电至额定电压，其中，N为全桥型MMC每个桥臂上的子模块的数量，U_dc为换流器正负极直流母线间的电压差。

进一步的，在不控充电阶段，电容的电压设定值U_cset1为电容额定电压的30％。

进一步的，在不控充电阶段，当U_a＞U_b时，a相上桥臂和b相上桥臂组成一个充电回路，同理，下桥臂也组成一个充电回路，上下两个充电回路并联，充电回路中每个子模块的电容均被充电，每个充电回路中共有2N个子模块处于充电状态。

进一步的，不控充电阶段，充电过程中监测各子模块电容电压。

进一步的，在可控充电阶段，每个桥臂的子模块分成上下两组，每个桥臂的子模块从中间分开，分成上下两组，每一组有N/2个子模块，同一组子模块相邻，通过控制子模块的触发实现每个桥臂上的子模块分组充电或退出。

进一步的，不控充电阶段结束后，开始进入可控充电阶段，可控充电阶段过程为：当i(i＝a,b,c)相电压高于另外两相时，i相上桥臂和下桥臂中各投入一组子模块，使i相另一组子模块和其他两相的所有子模块电容均处于被旁路状态，i相上桥臂和下桥臂中投入的两组子模块充电至额定电压后，投入i相上桥臂和下桥臂的另两组子模块，随着三相交流电压的变化，三相桥臂子模块轮流投入，直至所有桥臂的两组子模块均充电至额定电压。