[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

说明书

本发明涉及一种混合式电网换相换流装置及其主回路计算方法，包括：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。本发明可以实现新能源孤岛馈入，不需要额外配置无源滤波器，能够实现无功及谐波自补偿功能，大大减少换流站占地面积。因此，本发明可以广泛应用于高压直流输电技术领域。

技术领域

本发明属于输电系统技术领域，具体涉及一种混合式电网换相换流装置及其主回路计算方法，特别是涉及一种结合半控型器件及全控型器件的混合式电网换相换流装置及其主回路计算方法。

背景技术

高压直流输电技术在我国远距离大容量输电方面发挥着不可替代的作用，是我国基础产业中创新的典范，我国已建设投运了三十多项高压直流输电工程，在高压技术、装备、标准、工程等方面实现全面引领。随着国家双碳目标的提出，高压直流输电技术作为清洁能源消纳的主要途径之一，将有效促进经济绿色转型。

然而，传统的晶闸管换流器(例如LCC，line-commutated converter，电网换相换流器)在换流过程中还存在不少问题，例如：

(1)晶闸管换流器在进行换相时必须依靠交流系统电压进行换相，不利于新能源孤岛的大规模馈入；

(2)晶闸管换流器在提供有功功率的同时还需要消耗大量的无功功率(占直流输送功率的40％-60％)，换流站需要装设大量的无功补偿设备；

(3)晶闸管换流器对于交流系统来说，是个谐波电流源，为了减少注入交流系统的谐波电流，必须装设交流滤波器，因此高压直流输电工程中换流站的典型配置中无源滤波器及并联SC的组数多，占地面积大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种混合式电网换相换流装置及其主回路计算方法，将半控型器件及全控型器件相结合，替代现有晶闸管换流器，使得电网换相换流阀能够不依赖交流系统，可以实现新能源孤岛馈入，不需要额外配置无源滤波器，能够实现无功及谐波自补偿功能，大大减少换流站占地面积。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种混合式电网换相换流装置，其包括：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。

优选地，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。

优选地，各所述阀串采用半控型晶闸管阀串。

优选地，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。

本发明的第二个方面，是提供一种混合式电网换相换流装置的主回路参数计算方法，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。