[发明专利]一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法

说明书

本发明公开了一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，包括以下步骤：1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令；2)判断故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂电流值I_arm是否超过桥臂电流保护定值I_{arm_MAX}？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；3)执行暂时性闭锁故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令；4)判断故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。本发明可以有效降低功率模块旁路功能对功率模块中电容容量和旁路机械开关合闸速度的要求，减少模块化多电平换流器的体积和成本，提高可靠性。

技术领域

本发明涉及换流器功率模块旁路控制技术领域，更具体地，涉及一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法。

背景技术

随着化石能源短缺和环境污染问题的不断加剧，人们对风电、太阳能等分布式可再生清洁能源接入的需求也越来越迫切，基于电压源型换流器(voltage sourceconverter，VSC)的高压直流输电系统一方面具有有功、无功功率可独立灵活控制的特点，另一方面高压直流输电系统可向无源系统供电，波形质量好，潮流翻转时电压极性不需要改变，为大规模可再生能源接入提供了有效解决方案。其中，通过子模块级联的模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC，以下均统称MMC)不但避免了两电平/三电平VSC的IGBT直串问题，较低的IGBT开关频率也降低了换流器的损耗，成为高压直流输电系统领域发展的热点。通过环流注入等控制策略可以降低MMC中功率模块的电容电压波动，减少功率模块中电容数量，提高MMC的功率密度。但是，受限于功率模块较低的过电压水平以及较慢的旁路速度(一般不低于5ms)，故障功率模块闭锁旁路过程中，桥臂电流仍会通过上管IGBT中反并联二极管流入故障模块电容中，抬升故障功率模块的电压，为了保护故障功率模块的安全退出，现有工程仍然保留大部分的功率模块电容。

MMC由六个桥臂组成，理论计算和仿真结果表明，对于某一相单元而言,当MMC上(下)桥臂闭锁时,下(上)桥臂仍可近似输出调制波对应的基频交流分量，也就是说，故障功率模块旁路过程中，如果选择性暂时闭锁故障功率模块所在桥臂的功率模块，可以实现MMC的故障穿越特性与各桥臂均不闭锁时相近。

发明内容

本发明为降低功率模块旁路功能对功率模块中电容容量和旁路机械开关合闸速度的要求，减小模块化多电平换流器的体积和成本，提高系统的可靠性，提供一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种模块化多电平换流器故障功率模块的旁路控制方法，所述模块化多电平换流器包括若干个功率模块，包括以下步骤：

1)模块化多电平换流器的故障功率模块执行触发旁路操作的指令；

2)判断所述故障功率模块所在的模块化多电平换流器桥臂电流值I_arm是否超过桥臂的电流保护定值I_{arm_MAX}？若是，则执行步骤3)；否则，执行步骤4)；

3)执行暂时性闭锁所述故障功率模块所在模块化多电平换流器桥臂的全部功率模块指令；

4)判断所述故障功率模块是否完成旁路操作的指令？若是，故障功率模块的旁路控制成功；否则，执行步骤5)；

5)模块化多电平换流器闭锁跳闸。

优选地，步骤1)所述的模块化多电平换流器故障功率模块执行触发旁路操作的指令由模块化多电平换流器的控制系统下发。