一种柔性直流输电系统的启动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及柔性输配电技术领域，具体涉及一种包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统的启动方法。
【背景技术】
[0002]与传统电压源换流器相比，模块化多电平换流器(Modular MultileverConverter, MMC)具有扩展性好、谐波小、开关频率低、对器件一致触发要求少等优点，尤其适用于直流输电应用场合。
[0003]为降低损耗和器件数量，早期的MMC采用半桥子模块级联形式，但半桥子模块级联形式的MMC无法有效闭锁直流故障，因此，基于二极管箝位模块(D1de ClampSubmodule, DCSM)的改进型MMC(称为D-MMC)由此产生。该D-MMC模块的拓扑结构除了保留早期MMC的一般性优点外，最大的优势在于可利用换流器快速控制实现直流故障自清除，且额外增加的器件和损耗均不大。因此，包括D-MMC的柔性直流输电系统具有广阔的应用前景。
[0004]现有的包括D-MMC的柔性直流输电系统启动时进行不控整流充电，该D-MMC模块的拓扑结构造成了柔性直流输电系统在不控整流充电时，直流母线电压值较低，远低于额定工作时的直流母线电压。在这种情况下如果直接解锁换流器的话，会产生较大的冲击电流。
[0005]因此，亟需一种应用于包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统中的启动方案，以解决上述技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种柔性直流输电系统的启动方法，用以解决包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统中换流器解锁时产生的冲击电流较大的问题。
[0007]本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
[0008]本发明提供一种柔性直流输电系统的启动方法，应用于包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统中，所述方法依次包括第一充电阶段和第二充电阶段；
[0009]在第一充电阶段执行以下步骤:
[0010]将接入电网的变流器的充电电阻接入所述包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统，并进行不控整流充电；
[0011]在第二充电阶段执行以下步骤:
[0012]开通接入电网的变流器的引导绝缘栅双极型晶体管IGBT ;
[0013]解锁整流侧的变流器；
[0014]解锁逆变侧的变流器。
[0015]优选的，所述开通接入电网的变流器的引导绝缘栅双极型晶体管IGBT具体包括:
[0016]分一次开通或者分至少两次开通接入电网的变流器的引导IGBT。
[0017]优选的，若分至少两次开通接入电网的变流器的引导IGBT，每次开通不同数量的引导IGBT。
[0018]优选的，所述开通接入电网的变流器的引导绝缘栅双极型晶体管IGBT具体包括:
[0019]开通接入电网的变流器的全部引导IGBT或者部分引导IGBT。
[0020]优选的，若开通接入电网的变流器的部分引导IGBT，则开通接入电网的变流器的引导IGBT的最少数量可以通过以下方法确定:
[0021]根据解锁二极管箝位模块中其他IGBT的冲击电流最大值，确定解锁前的直流母线电压值；其中，所述二极管箝位模块中其他IGBT是指，二极管箝位模块中除引导IGBT之外的IGBT ；
[0022]根据确定出的解锁前的直流母线电压值、不控整流充电结束后的充电电压值和每开通一个引导IGBT时直流母线充电电压的增加值，计算开通引导IGBT的最少数量。
[0023]优选的，所述将接入电网的变流器的充电电阻接入所述包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统之前，所述方法还包括:连通直流母线；
[0024]所述进行不控整流充电，具体包括:
[0025]将变流器接入电网，并借助所述接入电网的变流器的充电电阻进行不控整流充电。
[0026]进一步的，在所述开通接入电网的变流器的引导绝缘栅双极型晶体管IGBT之前，还包括:切除接入电网的变流器的充电电阻。
[0027]优选的，当所述包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统为单端有源柔性直流输电双端系统时，
[0028]所述将变流器接入电网具体包括:将整流侧的变流器接入电网；
[0029]所述切除接入电网的变流器的充电电阻，具体包括:切除整流侧的变流器的充电电阻；
[0030]在所述解锁逆变侧的变流器之后，所述方法还包括:切除逆变侧的变流器的充电电阻。
[0031]优选的，当所述包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统为单端有源柔性直流输电双端系统时，在所述解锁逆变侧的变流器之前，所述方法还包括:
[0032]逐步将逆变侧的变流器的二极管箝位模块中电容的数量减少一半，其中，每减少一次电容数量后，根据电容均压策略，控制所述变流器中的各二极管箝位模块轮换切入。
[0033]优选的，当所述包括二极管箝位模块的柔性直流输电系统为双端有源柔性直流输电双端系统时，
[0034]所述将变流器接入电网具体包括:将整流侧的变流器和逆变侧的变流器接入电网；
[0035]所述切除接入电网的变流器的充电电阻，具体包括:切除整流侧的变流器的充电电阻和逆变侧的变流器的充电电阻。
[0036]本发明通过在不控整流充电完成后、解锁换流器之前，开通接入电网的变流器的引导IGBT，使得二极管箝位模块的换流器的充电电压能够达到半桥模块的换流器的充电电压，从而解决了 D-MMC模块的柔性直流输电系统充电电压低导致的换流器解锁时冲击电流大的问题，通过该方法启动所述柔性直流输电系统，无论是交流电流冲击还是直流电流冲击都较小；此外，通过在开通接入电网的变流器的引导IGBT之前，切除接入电网的变流器的充电电阻，从而避免在开通引导IGBT充电时引入充电电阻，不会产生额外的功率损耗。
【附图说明】
[0037]图1为二极管箝位模块的拓扑图；
[0038]图2为二极管箝位模块充电时未启动引导IGBT(VT3)的电流路径示意图；
[0039]图3为半桥模块充电时的电流路径示意图；
[0040]图4为二极管箝位模块充电时开通引导IGBT的电流路径示意图；
[0041]图5为包括二极管箝位模块的单端有源柔性直流输电双端系统示意图；
[0042]图6为包括二极管箝位模块的双端有源柔性直流输电双端系统示意图。
【具体实施方式】
[0043]本发明通过合理利用二极管箝位模块中的引导IGBT，使二极管箝位模块(DCSM)的不控整流充电特性与半桥模块(HBSM)的不控整流充电特性相同，从而可以达到较高的直流母线电压，减小换流器解锁时产生的较大冲击电流。
[0044]下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]以下结合图1、2、3、4对本发明的原理做详细描述。
[0046]参见图1，二极管箝位模块包括:3个 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,引导绝缘栅双极型晶体管)=VVVT2JT3J个电容乂和C2，以及7个二极管=VD1JD2JD^VD4，其中VT3S引导IGBT，VD ,为VT:的反并联二极管，VD 2为VT 2的反并联二极管，VD 3为VT 3的反并联二极管，VD4S箝位二极管。VT i的发射极连接VT 2的集电极，并连接二极管箝位模块的接口 A，VT2的发射极连接VT 3的发射极，并连接二极管箝位模块的接口 B。C:和C 2串联，且VT1的集电极连接电容C VT2的发射极和VT 3的发射极连接电容C 2，箝位二极管VD4的正极连接二极管箝位模块的接口 B，箝位二极管负极连接电容C:和电容(:2的中点。
[0047]图2为二极管箝位模块充电时未启动引导IGBT(VT3)的电流路径示意图，如图2所示，A、B、C三相均包括上桥臂和下桥臂，每相的上下桥臂均串联连接η个二极管箝位模块(DCSM)，每个二极管箝位模块(DCSM)的模块结构均采用图1所示的拓扑结构。以下以A相上桥臂中的第一个二极管箝位模块为例，说明在二极管箝位模块充电时，在未启动引导IGBT (VT3)情况下，AB相间的电流路径。
[0048]图2中的两路虚线箭头分别代表两个电流路径，电流路径I表示由B相流向A相，具体为:电流从B相流出，依次经由A相第一个二极管箝位模块中的VDp Q、C2、VD3,流向后续串联的其他二极管箝位模块，最终流至A相。电流路径2表示由A相流向B相，具体为:电流从A相流入，经由串联的其他二极管箝位模块流向A相第一个二极管箝位模块，依次经由A相第一个二极管箝位模块中的VD4、C2、VD2，流向B相中串联的η个二极管箝位模块。
[0049]当电流按照电流路径I流动时，该二极管箝位模块中的两个电容CjPC 2为串联关系，共同串入电路中进行充电；当电流按照电流路径2