[发明专利]一种混合模块化多电平换流器的直流故障穿越控制方法

摘要

本发明涉及一种混合模块化多电平换流器的直流故障穿越控制方法。本发明的控制方法通过控制桥臂中半桥和全桥结构子模块投入和切除，实现在稳态期间桥臂内半桥和全桥结构子模块电容电压的平衡；实现暂态直流故障期间交直流电流电压的有效控制。基于有效运行的半桥和全桥结构子模块，通过跟踪同桥臂内半桥结构子模块和全桥结构子模块电容电压，以及监测直流侧故障状态，动态分配同桥臂内半桥结构子模块和全桥结构子模块投入数指令。本发明实现了稳态期间混合型模块化多电平换流器各桥臂内半桥和全桥结构子模块的电压平衡控制，同时保证了对直流双极故障期间交流侧电流的有效控制，能够保证换流器的持续运行，不会因故障导致换流器闭锁。

主权项

一种混合模块化多电平换流器的直流故障穿越控制方法，所述混合模块化多电平换流器由三相构成，每相由串联的结构相同的上下两桥臂构成；上下两桥臂的中点处连接模块化多电平换流器的交流端；所述上下两桥臂中每个桥臂由1个电抗器、若干级联的半桥结构子模块和若干级联的全桥结构子模块组成；每个桥臂中级联的半桥结构子模块和级联的全桥结构子模块串联后的一端通过电抗器与模块化多电平换流器的交流端连接；另一端与另两相桥臂的级联的子模块一端连接，形成所述模块化多电平换流器直流端的正负极母线；其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)监测直流电压值udc以及桥臂电流变化率d(ijp,n)/dt，确定直流短路故障信号Sdc值；其中j＝A、B、C，分别代表A，B，C三相；p代表上桥臂，n代表下桥臂；(2)根据短路故障信号Sdc值，判断是否发生直流双极短路故障；(3)当没有发生直流双极短路故障时，根据桥臂内半桥结构子模块和全桥结构子模块的模块数目、桥臂电流方向以及桥臂内半桥结构子模块电容电压平均值与同桥臂内全桥结构子模块电容电压平均值的大小关系，初步确定各桥臂半桥结构子模块和全桥结构子模块投入数指令；(4)进一步比较半桥结构子模块电容电压平均值与同桥臂内全桥结构子模块电容电压平均值的大小关系，并确定投入子模块数指令的修正量；(5)根据步骤(4)计算得到的修正量，对桥臂内半桥结构子模块投入数指令和全桥结构子模块投入数指令分别进一步修正为nhpnj＝nhpnj‑Δnpnj,nfpnj＝nfpnj+Δnpnj；Nhpnj为j相上桥臂或下桥臂中半桥结构子模块阀段正常工作的模块数；Nfpnj为j相上桥臂或下桥臂中全桥结构子模块阀段正常工作的模块数；Δnpnj表示投入子模块数指令的修正量；(6)当发生直流双极短路故障时，重新设定桥臂内半桥结构子模块和全桥结构子模块投入数指令，桥臂内半桥结构子模块投入数设定为0，全桥结构子模块投入数设定为nfpnj＝nhfpnj；(7)根据上述步骤确定的子模块投入个数，半桥结构子模块和全桥结构子模块对应的阀基控制设备将最终确定桥臂内各半桥结构子模块和全桥结构子模块的开关状态，并进行触发控制，保证两种子模块电容电压的相对平衡；(8)按照步骤(1)‑(7)，保证桥臂内半桥结构子模块和全桥结构子模块电容电压的相对稳定；在故障发生后，换流器能够实现对交流侧电流的有效控制，保证换流器不会因直流侧瞬时性短路故障而出现的闭锁停运。