[发明专利]一种混合型直流融冰装置及其控制方法

权利要求书

1.一种混合型直流融冰装置，其特征在于：包括全桥MMC换流器和晶闸管型直流融冰装置，全桥MMC换流器的交流侧和晶闸管型直流融冰装置的交流侧并联联接到电源的交流电源母线上，晶闸管型直流融冰装置的直流侧输出端正极和负极分别串接刀闸K4、一个直流平波电抗器和刀闸K5、一个直流平波电抗器后连接到正极直流母线和负极直流母线，全桥MMC换流器的直流侧输出端正极和负极分别串接刀闸K1、一个直流平波电抗器和刀闸K2、一个直流平波电抗器后连接到正极直流母线和负极直流母线，正极直流母线和负极直流母线间搭接有刀闸K3，正极直流母线和负极直流母线分别连接到被融冰的两条输电线路一端，两条输电线路另一端短接。

2.根据权利要求1所述的一种混合型直流融冰装置的控制方法，其特征在于：该方法为：晶闸管型直流融冰装置采用定直流融冰电流比例积分控制方法：通过将直流母线电流的设定值与实际值相减，经过比例积分环节后输出晶闸管的触发角进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种混合型直流融冰装置的控制方法，其特征在于：该方法为：全桥MMC换流器的子模块电压控制采用定电压比例积分控制方法：全桥MMC换流器的有功功率控制采用交流侧输入有功功率等于直流侧融冰消耗有功功率的平衡控制方法，全桥MMC换流器将所有模块电压的设定值Vc_ref与实际均值Vc_abcM_av做差，实际均值Vc_abcM_av即所有子模块电压的均值，将得到的误差信号经过比例积分控制器后得到流入全桥MMC直流系统的有功电流，把流入直流系统的有功电流和实际直流侧功率折算成交流侧电流值iq_Pdtoac比较，通过PI控制使流入直流系统的有功电流和实际直流侧功率折算成交流侧电流值相等，使得从交流系统流入MMC换流器的有功功率值等于直流侧直流融冰所消耗的直流功率，即忽略开关器件的损耗之下，交流侧流入的有功功率等于直流侧输出的有功功率。

4.根据权利要求1所述的一种混合型直流融冰装置的控制方法，其特征在于：该方法为：全桥MMC换流器的无功功率控制采用定交流侧无功功率控制方法：通过比例积分控制器，补偿晶闸管型直流融冰装置所产生的无功功率，利用Q＝-1.5*iq*uq的数学关系计算出MMC换流器无功电流的给定值，,iq和uq分别是电力系统三相交流侧的q轴电流和q轴电压,全桥MMC换流器运行在无功补偿的状态补偿，全桥MMC换流器交流侧无功功率的设定值为零，刚好补偿掉晶闸管融冰装置所带来的无功损耗，设置iq_ref等于0。

5.根据权利要求1所述的一种混合型直流融冰装置的控制方法，其特征在于：该方法为：全桥MMC换流器滤除晶闸管型融冰装置的六脉可控整流桥带来的特征次谐波的方法：，特征次谐波也就是5、7、11、13、15、17……次谐波，由同步坐标变换方法知，三相交流系统的6k±1次谐波经过同步坐标变换后会变成dq坐标系下的6k次谐波，在Park坐标变换后的工频50Hz同步旋转坐标系设置6、12、18次比例积分谐振滤波器对特征次谐波进行提取，6k特征次谐波滤波器的表达式如下

式中，K_p是比例积分谐振控制器的比例系数，K_i是比例积分控制器的积分系数，K_R,n是比例积分谐振控制器的分子系数，K_R2n是比例积分谐振控制器的一次项分母系数，n分别为1、2、3代表对6、12、18次谐波进行补偿，ω是工频角速度即2*π*50；

式(1)同时也是有源滤波部分的滤波器传递函数C(s)，将谐波分量提取后的d、q轴计算结果叠加在MMC换流器的d、q轴输入信号上，产生与检测到的特征次谐波幅值相等相位相反的谐波。

6.根据权利要求1所述的一种混合型直流融冰装置的控制方法，其特征在于：该方法为：全桥MMC换流器采用双环直接电流控制方法：MMC换流器的子模块电压和有功功率控制、无功功率控制和有源滤波部分的d轴和q轴电流经过双环电流解耦控制产生全桥MMC换流器的d轴和q轴电压指令信号，电压指令信号经过Park逆变换后加上电压前馈信号和直流融冰定电流控制信号后最终送至载波移相环节，产生MMC换流器的控制触发信号。