[发明专利]一种柔性直流电网故障限流控制系统、方法及应用

权利要求书

1.一种柔性直流电网故障限流控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

在直流电网保护系统检测到直流故障时，换流器投入暂态投入数量的子模块；所述暂态投入数量为换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值的一半除以子模块电容电压额定值；

在直流故障清除后，换流器投入稳态投入数量的子模块；所述稳态投入数量由极控制器输出的各个桥臂控制量除以子模块电容电压的额定值计算得到；其中，所述极控制器输出的各个桥臂控制量中的上桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再减去换流器直流母线电压额定值的一半计算得到；所述极控制器输出的各个桥臂控制量中的下桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再加上换流器直流母线电压额定值的一半计算得到。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换流器同一相内部的上、下桥臂在故障限流期间暂态投入的子模块数量保持相等，使得上、下桥臂在故障限流期间输出相同大小和方向的电压，并且上、下桥臂输出电压之和等于故障限流期间换流器输出的直流电压，也等于故障限流期间由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述换流器为模块化多电平换流器，包括半桥型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器或子模块混合型模块化多电平换流器；其中所述子模块混合型模块化多电平换流器是指由半桥子模块、全桥子模块、中点箝位型子模块、双半桥串联子模块、双全桥串联子模块、箝位型双子模块、交叉连接双子模块、自阻型子模块以及二极管箝位型子模块中的任意两种子模块组合构成的混合型模块化多电平换流器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流母线电压包括正极直流母线对负极直流母线之间的直流电压、正极直流母线对地之间的直流电压、负极直流母线对地之间的直流电压、正极直流母线对金属回线之间的直流电压以及负极直流母线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流线路的直流电压包括直流极线对直流极线之间的直流电压、正极直流极线对地之间的直流电压、负极直流极线对地之间的直流电压、正极直流极线对金属回线之间的直流电压以及负极直流极线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

6.一种柔性直流电网故障限流控制方法在柔性直流电网中的应用，其中所述柔性直流电网的换流器包括部分子模块具备输出负电压能力的模块化多电平换流器，所述部分子模块具备输出负电压能力的模块化多电平换流器均采用权利要求1至5任一项所述的控制方法进行控制。

7.根据权利要求6中所述的应用，包括在检测到直流故障时，向故障线路两端的换流器发送紧急限流控制命令，减小换流器桥臂投入的子模块数量，限制直流故障电流，同时向故障线路上的直流断路器发送开断命令，等待故障线路上的直流断路器成功清除直流故障后，向所述故障线路两端的换流器再一次发送控制模式切换命令，换流器桥臂投入的子模块数量恢复至稳态时的投入数量。