[发明专利]一种混合式电网换相换流装置及其主回路计算方法

权利要求书

1.一种混合式电网换相换流装置，其特征在于，包括：

换流变压器和混合式换流阀；

所述混合式换流阀包括并联连接的全控型换流阀和半控型换流阀，且所述半控型换流阀的各相接线端子和所述全控型换流阀的各相接线端子分别对应连接所述换流变压器的三相，所述换流变压器与交流系统相连。

2.如权利要求1所述的一种混合式电网换相换流装置，其特征在于，所述半控型换流阀采用六脉动换流阀，所述六脉动换流阀采用三相桥式换流桥结构，每相换流桥均包括上、下两个半桥，共六个桥臂；每个所述桥臂上均设置有一阀串。

3.如权利要求2所述的一种混合式电网换相换流装置，其特征在于，各所述阀串采用半控型晶闸管阀串。

4.如权利要求1所述的一种混合式电网换相换流装置，其特征在于，所述全控型换流阀采用VSC换流阀，所述VSC换流阀采用两电平、三电平以及模块化多电平换流阀或链式STATCOM结构换流阀的至少一种。

5.一种如权利要求1～4任一项所述混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于包括以下步骤：

根据混合式电网换相换流装置的控制参数以及换流变压器参数，确定设备选型参数；

计算在链式STATCOM结构换流阀无功出力为0时，混合式电网换相换流装置的无功消耗；

基于确定的混合式换流阀的设备选型参数以及混合式电网换相换流装置的无功消耗，分别计算额定工况下，在链式STATCOM结构提供相应的无功功率时，六脉动换流阀的无功消耗以及换流变压器的无功消耗。

6.如权利要求5所述的一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于：所述设备选型参数包括混合式换流阀中链式STATCOM结构换流阀的并联电抗阻值以及链式STATCOM结构换流阀的子模块数量以及子模块电容值。

7.如权利要求5所述的一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于：所述在链式STATCOM结构换流阀无功出力为0时，混合式电网换相换流装置的无功消耗的计算公式为：

式中，Q_conv为混合式电网换相换流装置的无功消耗，U_di0为理想空载电流；I_d为直流电流；α为触发角，μ为换相角。

8.如权利要求5所述的一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于：所述基于确定的混合式换流阀的设备选型参数以及混合式电网换相换流装置的无功消耗，分别计算额定工况下，在链式STATCOM结构提供相应的无功功率时，六脉动换流阀的无功消耗以及换流变压器的无功消耗的方法，包括：

基于链式STATCOM结构换流阀提供相应的无功功率时的换相角，计算得到混合式电网换相换流装置的无功消耗；

对交流系统进行矢量分析，得到阀侧相电压和阀侧相电流与交流系统功率因数之间的关系；

基于阀侧相电压和阀侧相电流与交流系统功率因数之间的关系，计算得到额定工况下换流变压器的无功消耗；

基于换流装置的总无功消耗、换流变压器的无功消耗以及链式STATCOM结构换流阀提供的无功功率，计算得到六脉动换流阀的无功消耗。

9.如权利要求8所述的一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于：所述换相角μ₁的计算公式为：

式中，μ₁为链式STATCOM结构换流阀无功出力不为0时的换相角，α为触发角，U_di0N为额定理想空载直流电压，L_apf为链式STATCOM结构换流阀的并联电抗，w为角频率，I_s为网侧线电流。

10.如权利要求8所述的一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，其特征在于：基于阀侧相电压和阀侧相电流与交流系统功率因数之间的关系，计算得到额定工况下换流变压器的无功消耗的方法，包括：

基于阀侧相电压和阀侧相电流与交流系统功率因数之间的关系，迭代计算得到交流系统相电流I_sa，根据交流系统相电流I_sa计算得到换流变压器的无功消耗。