[发明专利]一种试验用MMC换流器的充电方法

说明书

本发明提供了一种试验用MMC换流器的充电方法，本发明的直流补能电源在直流充电电源退出之前已经投入，并且维持在工作状态，因此能够在直流充电电源退出后实现迅速的切换，能够为换流器的运行提供直流支撑，同时保证了电容两端的电压在一个恒定的范围内，使系统得以稳定运行，解决了当直流充电电源退出后，再启动直流补能电源，所需要的切换时间比较长，由于换流器的能量损失，易造成电容两端的电压达不到MMC子模块额定电压的问题，并且该电路结构简单，易于实现。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种试验用MMC换流器的充电方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是近几年备受关注的一种多电平换流器拓扑结构，采用若干MMC子模块(Sub Module，SM)级联形式，避免了大量电力电子器件之间的串联，通过控制各个MMC子模块的投入和切除状态，进而实现对换流器交流侧输出电压的控制，这种控制方式能够以阶梯波的形式最大限度逼近正弦波，从而降低输出电压畸变，满足电网对于谐波的限制要求。具有开关频率低、运行损耗小、波形质量高、扩展性能好以及故障处理能力强等优势，在学术界和工业界得到了广泛的关注。对MMC子模块的拓扑结构、数学模型、控制策略、损耗计算、故障保护等方面已经有比较充分的研究。

在传统直流输电中，开关器件主要采用晶闸管，对于晶闸管控制电路的电源均取自直流母线。在高电压大功率系统中，开关器件控制取电自直流电容，是一个简单实用的方法。同样，对于模块化多电平柔性直流输电系统，MMC子模块控制用电(包括MMC子模块驱动电路以及其他控制电路)取自于MMC子模块直流电容两侧，也是一个简单实用的方法。MMC子模块控制用电取自于MMC子模块直流电容功能的加入，引入了各控制电流消耗的差异性，再加之MMC子模块电路参数本身有差异性，使得MMC子模块串联入一个直流源系统两端时，MMC子模块电压会存在不小的不均衡度，如果该不均衡度足够大，将导致系统无法正常运行。

在换流器运行过程中，需要保证各桥臂内MMC子模块电压在一定范围内保持一致。因此系统在启动过程中完成对各MMC子模块的预充电，并保证MMC子模块电压均匀，即平稳的启动是系统稳定运行的第一步。

实际系统运行时，MMC子模块一般从交流侧取电，而在试验电路中，MMC子模块一般从直流侧的充电电源和补能电源取电。如公布号为“CN103163459A”的中国专利申请公开了一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，利用充电电源对MMC子模块电容器充电，当MMC子模块电容器电压达到额定电压后，断开充电回路，启动补能电源补充试验中消耗的能量，这种采用充电电源充电完成后退出，再启动补能电源，所需时间较长(ms级)，造成能量损失，导致电容电压达不到MMC子模块的额定电压，影响系统的稳定运行，而且本发明电路结构复杂，所以需要提供一种充电方法解决此问题，并提供一种结构简单的电路用于实现此方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种试验用MMC换流器的充电方法，用于解决现有充电方法使直流电容电压达不到子模块的额定电压的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种试验用MMC换流器的充电方法，步骤如下：

1)投入直流补能电源，由直流补能电源向MMC子模块充电；

2)投入直流充电电源，由直流充电电源继续向MMC子模块充电；

3)退出直流充电电源，由直流补能电源继续向MMC子模块充电。

进一步地，所述步骤1)中由直流补能电源对MMC子模块充电至U_dc/2/N，所述步骤2)中由直流充电电源对MMC子模块继续充电至U_dc/N，U_dc为正负直流母线电压差。

本发明还提供了一种试验用MMC换流器的充电方法，步骤如下：