一种混合直流输电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种混合直流输电系统，属于高压直流输电技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，传统直流输电系统（又称电网换相换流器高压直流输电系统，Line CommutatedConve;rterBasedHi曲VoltageDirectQirrent，LCC-HVDC)由于其技术成 熟，输电容量高、有功功率快速可控等优势得到广泛应用。但是，LCC-HVDC系统存在着逆变 站换相失败、无法对弱交流系统供电、运行过程中需要消耗大量无功功率等缺陷，在一定程 度上制约它的发展。
[0003] 随着电力科技的发展，W全控型电力电子器件为基础的电压源型换流器高压直流 输电（VoltageSourceConve;rterBasedHi曲VoltageDirectQirrent,VSC-HVDC)因 其独立的有功、无功控制能力、无换相失败风险、可为无源孤岛供电等诸多优点得到学术界 与工业界的青睐，其中基于模块化多电平换流器（Mo化IarMultilevelConverter,MMC)的 MMC-HVDC系统具有开关频率较低、开关损耗小、无需交流滤波器组和扩展性强等优点，成为 柔性直流输电系统的主流趋势。但是，MMC-HVDC系统造价昂贵、容量等级偏低、且无法有效 地处理直流故障等缺点却制约其在远距离大容量输电场合的运用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种混合直流输电系统，用W解决现有的LCC直流输电系统 和MMC直流输电系统均存在着缺陷的问题。 阳0化]为实现上述目的，本发明的方案包括一种混合直流输电系统，包括LCC系统和MMC系统，所述LCC系统的直流侧通过直流输电线路对应连接所述MMC系统的直流侧，所述LCC 系统由至少一个换相换流阀LCC构成，所述MMC系统由至少两个MMC支路构成，所述至少两 个MMC支路的直流侧并联，所述至少两个MMC支路的交流侧通过对应的变压器连接交流电 网。
[0006] 所述每个MMC支路中的每个桥臂上均包括全桥子模块和半桥子模块，所述全桥子 模块和半桥子模块的比例大于或者等于1 :1。
[0007] 所述MMC系统中，至少有一个MMC支路中包括混合双子模块，所述混合双子模块包 括4个功率模块：11^2^3^4和2个电容：(：1、〔2，所述1'1的阳极连接所述14的阳极，所 述T2的阴极连接T3的阴极，所述Tl的阴极连接所述T2的阳极，所述T4的阴极通过所述 电容C2连接所述T3的阳极，所述Tl和T4的连接点与所述T2和T3的连接点之间连接所 述电容Cl，所述Tl和T2的连接点为所述混合双子模块的一个端口，所述C2和T4的连接点 为所述混合双子模块的另一个端口。
[0008] 所述功率模块为IGBT模块，所述功率模块的阳极为IGBT模块的集电极，所述功率 模块的阴极为IGBT模块的发射极。
[0009] 每个所述功率模块均反向并联一个二极管。
[0010] 所述LCC系统的交流端与地之间串接有交流无功补偿装置组，所述交流无功补偿 装置组与一个交流滤波器组并联。
[0011] 所述LCC系统的直流母线上串设有直流平波电抗器。
[0012] 所述LCC系统的直流母线之间连接有一个直流滤波器。
[0013] 本发明提供的混合直流输电系统中，两个交流侧分别为LCC系统和MMC系统，LCC 系统的直流侧通过直流输电线路对应连接MMC系统的直流侧，该系统结合了LCC-HVDC技术 成熟、成本低廉的优点和VSC-HVDC技术调节性能优良、无换相失败、拓展性强的特点，并且 相互对各自的缺陷进行了完善。另外，为了改善VSC-HVDC输电容量尚不足W与LCC-HVDC 系统相匹配，使用至少两个MMC并联的方式来提升MMC系统侧的容量，由于多个MMC支路并 联，该MMC系统侧的容量就是所有的MMC支路的容量之和，从而与高容量等级的LCC系统相 匹配，实现大容量的传输，保证了高压直流输电可靠传输。
【附图说明】
[0014] 图1是混合直流输电系统的系统结构图；
[0015] 图2是混合双子模块的结构示意图；
[0016] 图3-1是混合子模块正常工作模式下的第一种工作状态示意图；
[0017] 图3-2是混合子模块正常工作模式下的第二种工作状态示意图；
[0018] 图3-3是混合子模块正常工作模式下的第=种工作状态示意图；
[0019] 图3-4是混合子模块正常工作模式下的第四种工作状态示意图；
[0020] 图4-1是混合子模块闭锁模式下的其中一种工作状态示意图；
[0021] 图4-2是混合子模块闭锁模式下的另一种工作状态示意图；
[0022] 图5是模块混合型模块化多电平换流器MMC的拓扑结构图；
[0023] 图6是半桥子模块的拓扑结构示意图；
[0024] 图7是全桥子模块的拓扑结构示意图。
【具体实施方式】
[00巧]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。 阳0%] 实施例1
[0027] 如图1所示，该混合直流输电系统包括送端换流站和受端换流站，送端换流站主 要由电网换相换流器LCC系统构成，受端换流站主要由至少两个模块化多电平换流器MMC 并联构成，其中，LCC系统的交流侧接入送端交流系统，MMC系统的交流侧接入受端交流系 统，LCC系统与MMC系统分别连接在直流输电线路的两端。该混合直流输电系统的主接线 方式可W是对称双极接线，也可W是对称单极接线，还可W是单极大地回路接线或单极金 属回路接线。
[0028] LCC系统的交流侧通过换流变压器连接送端交流电网，送端交流电网与地之间串 接有交流无功补偿装置组，交流无功补偿装置组与交流滤波器组ACF并联，用于滤除换流 装置运行所产生的谐波电流并提供所需无功功率。LCC系统的直流母线之间连接有一个直 流滤波器DCF，并且直流母线上串设有直流平波电抗器。直流平波电抗器和滤波器DCF连接 在LCC系统的直流侧，用于平抑直流电中的纹波。
[0029] LCC系统是由半控型的晶闽管为基础构成的S相桥式电路，可W是6个桥臂构成 的6脉冲换流器，即是由一个电网换相换流器LCC构成；还可W是由两个6脉冲换流器组成 的12脉冲换流器，即是由两个电网换相换流器LCC构成；当然，还可W由更多的电网换相 换流器LCC构成。多个LCC之间的连接方式为现有技术，运里不做寶述。通过该LCC系统 的控制，可W将送端电网的交流电转换为直流电，并经直流输电线路传给受端换流站。通过 MMC系统的控制，可W将直流输电线路上的直流电转换为受端交流系统的交流电，从而实现 送受端系统能量传输。
[0030]MMC系统由至少两个MMC支路（W下简称MMC)并联构成，其中，MMC的个数根据具 体的容量要求情况进行相应设置，比如为了提升容量，可W多于两个MMC并联设置。本实施 例W由两个MMC并联构成的MMC系统为例。两个MMC并联是指两者直流侧正极、负极、接地 极等分别并联连接，形成并联MMC系统的直流侧正极、负极、接地极等；交流侧通过对应的 变压器连接交流电网，形成并联MMC系统的交流侧。
[0031] 每个MMC是由=相六个桥臂组成，每个桥臂上均包括MMC子模块，运些子模块可W 是现有技术中的全桥子模块、半桥子模块或者错位双子模块，还或者是一种混合双子模块。 MMC中可W全部由上述子模块中的一种子模块组成，还可W由多种子模块组成。但是，本实 施例中，该MMC系统中的MMC中，至少有一个MMC包括混合双子模块。
[0032] 如图2所示，该混合双子模块包括4个IGBT模块：T1、T2、T3、T4和2个电容：C1、 C2,Tl的集电极连接T4的集电极，T2的发射极连接T3的发射极，Tl的发射极连接T2的集 电极，T4的发射极通过电容C2连接T3的集电极，Tl和T4的连接点与T2和T3的连接点之 间连接电容CLTl和T2的连接点为该混合双子模块的一个端口，C2和T4的连接