[发明专利]提升换相失败抵御能力的换流器辅助换相电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种提升换相失败抵御能力的换流器辅助换相电路及控制方法，本发明在换流器现有拓扑的基础上增加正向充电电路和负向充电电路，在交流系统故障期间，通过第一电容或第二电容放电，提高故障期间的交流母线相电压，在一定程度上提升了直流系统的换相能力，降低换相失败风险。

技术领域

本发明涉及一种提升换相失败抵御能力的换流器辅助换相电路及控制方法，属于电力系统稳定分析与控制领域。

背景技术

随着跨区直流系统规模的扩大和新能源占比的提高，电网形态结构持续发生深刻变化，全网一体化特征更加显著，普通的交流“N-1”故障易在多个电网中快速传导及快速“放大”，局部单一故障极易演变为系统性连锁故障。在此背景下换相失败、多直流同时换相失败及连续换相失败等问题对电网安全稳定运行的影响进一步加深，且目前没有根本解决措施。

针对交流系统故障引起的直流输电换相失败问题，学者们做了大量研究，主要集中在优化控制策略、利用无功补偿装置稳定交流系统电压等方法上，都取得了不错的效果且在技术上相对成熟。然而，目前还没有从换流器拓扑出发，研究降低换相失败风险的措施。

发明内容

本发明提供了一种提升换相失败抵御能力的换流器辅助换相电路及控制方法，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

换流器辅助换相电路，包括并联的正向充电电路和负向充电电路；

正向充电电路包括第一电容、第一充电开关和第一输出开关，第一电容的负极接地，第一电容的正极与第一充电开关和第一输出开关的一端连接，第一充电开关和第一输出开关的另一端连接直流受端换流母线；

负向充电电路包括第二电容、第二充电开关和第二输出开关，第二电容的正极接地，第二电容的负极与第二充电开关和第二输出开关的一端连接，第二充电开关和第二输出开关的另一端连接直流受端换流母线；

若交流系统故障，第一输出开关导通，第一电容向换流变压器二次侧提供正向电压及无功支撑，或者第二输出开关导通，第二电容向换流变压器二次侧提供反向电压及无功支撑。

第一充电开关、第一输出开关、第二充电开关和第二输出开关均为IGBT；

第一充电开关的E极连接第一电容的正极，C极连接直流受端换流母线；

第一输出开关的C极连接第一电容的正极，E极连接直流受端换流母线；

第二充电开关的E极连接第二电容的负极，C极连接直流受端换流母线；

第二输出开关的C极连接第二电容的负极，E极连接直流受端换流母线。

若辅助换相电路初次启动或者交流系统故障切除，第一充电开关导通，第一电容充电，或者第二充电开关导通，第二电容充电。

换流器辅助换相电路的控制方法，包括，

若交流系统故障，控制第一输出开关导通，使第一电容向换流变压器二次侧提供正向电压及无功支撑，或者控制第二输出开关导通，使第二电容向换流变压器二次侧提供反向电压及无功支撑。

还包括，

若辅助换相电路初次启动或者交流系统故障切除，控制第一充电开关导通，使第一电容充电，或者控制第二充电开关导通，使第二电容充电。

若辅助换相电路初次启动，控制第一充电开关导通，使第一电容充电，或者控制第二充电开关导通，使第二电容充电，包括：

若辅助换相电路初次启动、所述辅助换相电路所连相的交流相电压为正、第一电容电压小于给定值A1、第一电容电压小于交流相电压瞬时值、且交流相电压变换率大于零，控制第一充电开关导通，使第一电容充电，直到交流相电压变换率大于零的条件不满足或者第一电容电压不小于给定值A1，控制第一充电开关导通关断；