一种MMC换流系统及其容错控制方法与流程

文档序号:12750161阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种MMC换流系统,其特征在于,包括m×n个MMC换流单元,构成一个m×n阶矩阵,每一个MMC换流单元为该矩阵中的其中一个矩阵单元,属于同一列的矩阵单元依次连接,属于同一行的矩阵单元依次连接;

每个MMC换流单元中的每条桥臂上均设置有至少一个全桥子模块。

2.根据权利要求1所述的MMC换流系统,其特征在于,每个MMC换流单元中的每条桥臂均由全桥子模块和半桥子模块按照设定的比例构成。

3.一种专用于权利要求1所述MMC换流系统的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,包括三层容错控制,第一层控制为矩阵单元容错控制,第二层为矩阵行容错控制,第三层为矩阵列容错控制,

所述第一层容错控制为:根据矩阵单元中的子模块故障率满足的条件来对矩阵单元进行相应地控制;所述子模块故障率为某一个桥臂上的故障子模块的个数与该桥臂在额定直流电压运行时投入的最大子模块个数的比值;

所述第二层容错控制为:当某一个矩阵行中的某一个矩阵单元的故障桥臂健全子模块的电压控制指令大于第一设定倍数的额定值时,对该矩阵行实行所述第二层控制,利用全桥子模块输出负压的能力将本矩阵行的直流电压降低至所述额定值的第二设定倍数;所述故障桥臂健全子模块为出现故障的桥臂中没有故障的子模块;

所述第三层容错控制为:根据某一个矩阵列中的某一个矩阵单元的故障类型对该换流系统进行相应地控制。

4.根据权利要求3所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,实现所述根据矩阵单元中的子模块故障率满足的条件来相应地对矩阵单元进行相应地控制的手段为:

当矩阵单元发生子模块故障时,首先利用旁路开关旁路掉故障子模块,然后检测桥臂子模块故障率,当故障率低于设定值时,控制投入冗余子模块以替换故障子模块,使对应桥臂输出的电压不变;当故障率高于所述设定值时,提升故障桥臂上的每一个正常子模块输出的电压,以使该矩阵单元对称运行。

5.根据权利要求3所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,在所述第二层容错控制中,当利用全桥子模块输出负压的能力不能将对应矩阵行的直流电压降低至所述额定值的第二设定倍数时,控制旁路掉该矩阵行中所有的矩阵单元。

6.根据权利要求3所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,在所述第二层容错控制中,检测所述某一个矩阵行中的所有的矩阵单元的桥臂电流,并得出最大的桥臂电流,当最大的桥臂电流在控制开关的电流应力耐受范围内时,换流系统维持原功率运行,且所有的矩阵行按照各自直流电压的比例来分配换流系统的输出功率;当最大的桥臂电流不在控制开关的电流应力耐受范围内时,降低换流系统的输出功率,且所有的矩阵行以允许的最大输出功率运行。

7.根据权利要求5所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,在所述控制旁路掉该矩阵行中所有的矩阵单元之后,检测健全矩阵行中的所有的矩阵单元的桥臂电流,并得出最大的桥臂电流,当最大的桥臂电流在控制开关的电流应力耐受范围内时,换流系统健全矩阵行按照各自直流电压的比例来分配换流系统的输出功率;当最大的桥臂电流不在控制开关的电流应力耐受范围内时,降低换流系统的输出功率,健全矩阵行以允许的最大输出功率运行;其中,健全矩阵行是换流系统中除了被旁路掉的矩阵行之外的所有的矩阵行。

8.根据权利要求3所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,实现所述根据某一个矩阵列中的某一个矩阵单元的故障类型对该换流系统进行相应地控制的手段为:

首先,判断该矩阵单元的故障类型;

然后,当为开路故障时,闭锁该矩阵单元;当为短路故障时,首先将同行健全列矩阵单元输出电压控制为零,并跳开同行健全列矩阵单元对应的交流断路器,然后控制同行矩阵列矩阵单元全部旁路;

所述同行健全列矩阵单元是指:与出现故障的矩阵单元处于同一行、不属于同一列、且未发生故障的矩阵单元;

所述同行矩阵列矩阵单元是指:与出现故障的矩阵单元处于同一行、不属于同一列的矩阵单元。

9.根据权利要求8所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,

在针对开路故障进行相应的控制之后,检测所有的同行健全列矩阵单元中的桥臂电流,找到最大的电流值,当最大的电流值在控制开关电流应力耐受范围内时,所有的同行健全列矩阵单元增加功率以维持功率平衡运行,当最大的电流值超出控制开关电流应力耐受范围时,则降低矩阵换流系统输出功率,按照同行健全列矩阵单元允许的最大电流进行功率传输;

在针对短路故障进行相应的控制之后,检测健全矩阵行中所有的矩阵单元中的桥臂电流,找到最大的电流值,当最大的电流值在控制开关电流应力耐受范围内时,健全矩阵行增加功率以维持功率平衡运行;当最大的电流值超出电流应力耐受范围时,则降低矩阵换流系统输出功率,按照健全矩阵行允许的最大功率进行传输;所述健全矩阵行是换流系统中不含故障矩阵单元的矩阵行。

10.根据权利要求3所述的MMC换流系统容错控制方法,其特征在于,第一层容错控制、第二层容错控制和第三层容错控制的优先级的大小为:第一层容错控制的优先级大于第二层容错控制的优先级,第二层容错控制的优先级大于第三层容错控制的优先级。

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