[发明专利]一种MMC零直流电压控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种MMC零直流电压控制方法及装置，该方法包括：将换流器三相上桥臂和下桥臂所有子模块电压平均值与子模块电压参考值的差值输入到调节器进行调节；将调节器调节后的数值作为有功轴输入量，将零作为无功轴输入量，将原极控输出的换流器调制波的相位角加90°作为变换角进行dq/abc变换以获取换流器调制波修定值；将换流器调制波修定值叠加到原极控输出的换流器调制波上，得到最终的换流器三相调制波；换流器三相单个桥臂中全桥子模块的数目大于设定值。本发明通过采用单闭环控制即可实现MMC零直流电压运行，并保持子模块电压稳定，方法简便，同时可根据需要灵活简便地配置在阀控层或极控层，具有很强的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种MMC零直流电压控制方法及装置，属于电力系统柔性直流输电技术领域。

背景技术

近年来，模块化多电平换流器(MMC)因具有功率独立灵活可控、不存在换相失败、可为无源网络供电等诸多优点，得到了学术界与工业界的青睐，在柔性直流输电、混合直流输电、直流电网等领域应用前景广阔。

高压直流系统多采用架空线输电形式，鉴于其短路故障的高发性和瞬时性特征，一般要求换流器能有效穿越直流短路故障，从而提高系统运行可靠性。为此，采用纯全桥子模块构成的全桥MMC，以及由全桥子模块与半桥等子模块混合构成的子模块混合式MMC成为一大研究热点，此类含全桥子模块的MMC通过换流器闭锁，利用全桥等子模块闭锁时的反压能力自然阻断故障电流，实现直流短路故障的闭锁穿越。

目前，上述含有全桥子模块的MMC应对直流短路故障有闭锁和不闭锁两种处理方案，当要求换流器进行不闭锁故障穿越时，MMC需控制其直流端口电压为零或零以下，以清除直流短路电流，并在故障电流清除且故障尚未恢复时维持在零直流电压运行状态。此外对于采用高低阀组拓扑结构的特高压柔性直流系统而言，阀组直流场均配置有图1所示的直流开关，以配合实现阀组的在线投入/退出控制。其中，阀组在线退出时需闭合高速旁路开关BPS、进线隔离刀闸Q1、出线隔离刀闸Q2和旁路刀闸BPI，阀组在线投入时需将已闭合的高速旁路开关BPS、进线隔离刀闸Q1、出线隔离刀闸Q2和旁路刀闸BPI断开，这就要求阀组具备零直流电压运行能力，从而为直流场开关的开断操作创造有利条件。因此，零直流电压运行控制是含全桥子模块的MMC的一项关键技术。

零直流电压运行控制下，确保子模块电压稳定是该控制技术的重要内容。这是因为在直流电压非零时，子模块平均电压u_{sm_ave}受相单元子模块投入总数N和直流电压u_dc的约束，能够稳定在u_{sm_ave}＝u_dc/N上，加之桥臂内的子模块均压控制，各子模块电压可稳定在平均值处；而直流电压为零时，虽然桥臂内子模块在子模块均压控制的作用下保持电压均衡，但由于相单元子模块投入总数为零，子模块平均电压不再受上述关系约束，可能出现相单元内子模块电压整体增高或降低的情况，严重时将导致换流器运行失稳。为此，子模块电压控制是含全桥子模块的MMC零直流电压运行时的关键环节。

然而目前，针对MMC的研究多基于直流电压额定或非零运行状态，零直流电压控制涉及较少，且子模块电压控制算法主要在MMC极控层实现，并采用双闭环控制，实施上较为复杂且配置不够灵活。例如，申请公布号为CN106953347A的中国发明专利申请文件公开了一种混合式模块化多电平换流器直流短路故障恢复方法及装置，其中所提供的直流短路故障下换流站的可控故障穿越控制是在降低直流电压的同时进行子模块电压控制，但也仅能应用于极控层，且采用较为复杂的双闭环控制，子模块电压控制作为有功类外环，得到的是有功轴电流指令，需经过电流内环控制，才能得到三相调制波。

发明内容

本发明的目的是提供一种MMC零直流电压控制方法及装置，用于解决现有的零直流电压控制过程较为复杂且配置不够灵活的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MMC零直流电压控制方法，步骤如下：

将换流器三相上桥臂和下桥臂所有子模块电压平均值与子模块电压参考值的差值输入到调节器进行调节；