[发明专利]一种多交流端口模块化多电平换流器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多交流端口模块化多电平换流器及其控制方法，包括：模块化多电平换流器；以及与所述模块化多电平换流器串联的多端口柔性互联模块。本发明可实现多交流线路和直流电网在同一个换流站的站内互联以及对于交流线路潮流的主动控制；本发明和现有常用的交直流换流站组网结构相比，采用无变压器式结构，采用多条交流线路同时馈入的方式以及交直流电网互联的方式，在功率密度、换流站体积、建设成本、供电可靠性、供电系统运行效率等方面具备巨大优势；本发明中的利用多端柔性互联模块实现多交流线路的柔性互联，具备模块化的特点，通过增加互联模块中第一单相换流器的数量，可经济、高效、方便的实现交流线路的端口拓展。

技术领域

本发明涉及中高压交直流混合电网、交直流换流站组网结构和电力电子的技术领域，尤其涉及一种多交流端口模块化多电平换流器及其控制方法。

背景技术

交直流混合电网凭借着其在供电容量、供电可靠性、电能质量和系统灵活性等方面的优势，正逐步成为国内外研究的热点。交直流换流站是连接直流电网和交流电网连接的纽带，电力电子换流器则作为交直流换流站中的核心设备，通常为电压源型换流器(voltage source converter,VSC)，可分为两电平拓扑、三电平拓扑和模块化多电平拓扑，两电平和三电平拓扑的换流器结构简单，技术较为成熟，但在中高压场合下需要大量IGBT串联使用，由此带来均压问题，目前能解决该问题的只有ABB一家公司；同时，为了得到较好的动态特性与谐波特性，两电平和三电平换流器需要高频投切，导致开关损耗较大；模块化多电平换流器(MMC)拓扑结构采用子模块级联的方式，降低对于器件耐压等级的要求，在制造难度、开关损耗、波形质量以及故障处理能力上都具备显著优势，因此更适合于中高压场合的应用。此外，交直流换流站的组网结构会对系统成本、供电可靠性、保护配置以及控制灵活性等诸多方面产生影响，而提供一种方法可以实现多交流线路功能的基础上满足低成本、高功率密度等应用需求是亟待解决的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有的交直流换流站组网结构只能实现单一交流线路的馈入，不具备多交流线路互联和交直流线路的主动潮流解耦控制功能。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：模块化多电平换流器；以及，与所述模块化多电平换流器串联的多端口柔性互联模块。

作为本发明所述的多交流端口模块化多电平换流器的一种优选方案，其中：所述模块化多电平换流器包括中高压级电压源型换流器。

作为本发明所述的多交流端口模块化多电平换流器的一种优选方案，其中：所述多端口柔性互联模块包括多个并联在公共直流母线上的第一单相换流器，每个单相换流器的交流输出端口均与相应的交流线路相连。

作为本发明所述的多交流端口模块化多电平换流器的一种优选方案，其中：所述模块化多电平换流器子模块拓扑包括半桥型子模块拓扑、全桥型子模块拓扑、箝位型双子模块拓扑，或者多种结构混联的拓扑。

作为本发明所述的多交流端口模块化多电平换流器的一种优选方案，其中：所述公共直流母线包括中低压直流母线，与所述中低压直流母线相连的公共连接电容为其提供电压。