一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法及装置与流程

本发明涉及一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法及装置，属于电力系统的柔性直流输电技术领域。

背景技术：

模块化多电平柔性直流输电(MMC-HVDC)是新一代的直流输电技术，由于柔性直流输电是基于电压源的直流输电，直流线路的电压极性是不变的，因此非常容易构成多端直流输电，可直接向远距离特别是无源系统的小型孤立负荷供电。

柔性直流输电换流阀每个桥臂控制保护功能的相对独立，通常在设计中柔性直流输电换流阀控制设备以桥臂为单位实施相同的均压策略。这种均压策略非常适应于柔性直流输电换流阀接入有源交流系统的情况，因为在这种情况下，每个桥臂承受的交流充电电压是一致的，所以每个桥臂可以独立进行均压控制。如果柔性直流输电换流阀接入是无源交流系统，此时只能通过对站由直流母线对本站的换流阀充电启动。这种情况下，每一相单元是一个相对独立的充电单元，原来的上下桥臂是作为一个整体进行充电。

申请号为201410667334.4的中国专利申请文件，公开了一种非排序的查找方法和基于该方法的MMC均压方法，与子模块电容电压排序均压相比，算法执行时间大大减少，占用了较少的资源，但是其主体思想仍是以桥臂为单位进行独立均压控制，上下桥臂间没有协调控制，由于子模块的不一致性必然会造成各桥臂内子模块电压均衡，但是上下桥臂子模块电压不均衡，各相单元因为通过换流变压器连接，最终会造成整个换流阀上下桥臂电压不均衡。特别是小功率系统，子模块一致性较差的换流阀上下桥臂不均衡程度更大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法及装置，以解决以桥臂为单位进行独立均压控制造成的整个换流阀上、下桥臂电压不均衡的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法，包括三个方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)采集步骤：在每个控制周期内，采集同一时刻每个桥臂内所有子模块电压和每个桥臂电压；

2)排序步骤：对每个桥臂内子模块分别进行排序；

3)比较步骤：对于任一相，上桥臂切除子模块个数为M_上，下桥臂切除子模块个数为M_下；其中，当某一相上、下桥臂间电压的比值在设定范围内，则M_上＝M_下；否则，M_上/M_下＝下桥臂电压/上桥臂电压。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述M_上+M_下＝N_和-V_母线/V_{子模块额定电压}；其中，N_和为上下桥臂子模块个数之和，V_母线为直流母线电压，V_{子模块额定电压}为子模块额定电压。

方法方案三，在方法方案一的基础上，所述设定范围为[0.95,1.05]。

本发明还提供一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压装置，包括三个装置方案：

装置方案一，包括如下模块：

采集模块：在每个控制周期内，采集同一时刻每个桥臂内所有子模块电压和每个桥臂电压；

排序模块：对每个桥臂内子模块分别进行排序；

比较模块：对于任一相，上桥臂切除子模块个数为M_上，下桥臂切除子模块个数为M_下；其中，当某一相上、下桥臂间电压的比值在设定范围内，则M_上＝M_下；否则，M_上/M_下＝下桥臂电压/上桥臂电压。

装置方案二，在装置方案一的基础上，所述M_上+M_下＝N_和-V_母线/V_{子模块额定电压}；其中，N_和为上下桥臂子模块个数之和，V_母线为直流母线电压，V_{子模块额定电压}为子模块额定电压。

装置方案三，在装置方案一的基础上，所述设定范围为[0.95,1.05]。

本发明的有益效果是：在柔性直流输电换流阀接入无源交流系统启动时，在上、下桥臂电压基本相等情况下，上、下桥臂切除相同数目的子模块以达到均压的目的；在上、下桥臂电压差别较大的情况下，电压较大的桥臂切除较少数目的子模块，电压较小的桥臂切除较多数目的子模块，以达到各桥臂内子模块电压均衡的基础上、平衡上、下桥臂子模块电压的目的。即根据上、下桥臂电压的关系，协调控制切除桥臂内的各个子模块的个数，将各桥臂子模块电压稳定控制在合理范围内，解决以桥臂为单位进行独立均压控制造成的整个换流阀上、下桥臂电压不均衡的问题，为换流阀平衡解锁创造有利条件。

附图说明

图1是柔性直流输电换流阀无源充电示意图；

图2是本发明的柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明，对本发明的具体实施方式作进一步地详细说明。

一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压方法实施例：

1)采集同一时刻每个桥臂内所有子模块电压和每个桥臂电压。其中，A相上桥臂电压为U_a+，需切除个数为M_a+；A相下桥臂电压为U_a-，需切除个数为M_a-；B相上桥臂电压为U_b+，需切除个数为M_b+；B相下桥臂电压为U_b-，需切除个数为M_b-；A相上桥臂电压为U_c+，需切除个数为M_c+；A相下桥臂电压为U_c-，需切除个数为M_c-。

2)对每个桥臂内子模块分别进行排序。

3)对于任一相，上桥臂切除子模块个数为M_上，下桥臂切除子模块个数为M_下；其中：当某一相上、下桥臂间电压的比值在设定范围内，则M_上＝M_下；否则，M_上/M_下＝下桥臂电压/上桥臂电压。即：

对于A相，当0.95＜U_a+/U_a-＜1.05时，M_a+＝M_a-，否则U_a+/U_a-＝M_a-/M_a+；

对于B相，当0.95＜U_b+/U_b-＜1.05时，M_b+＝M_b-，否则U_b+/U_b-＝M_b-/M_b+；

对于C相，当0.95＜U_c+/U_c-＜1.05时，M_c+＝M_c-，否则U_c+/U_c-＝M_c-/M_c+。

而且，M_上+M_下＝N_和-V_母线/V_{子模块额定电压}；其中，V_母线为直流母线电压，N_和为上下桥臂子模块个数之和，V_{子模块额定电压}为子模块额定电压。

根据上式对各桥臂子模块个数进行实时协调控制，保持桥臂间的电压均衡。

在本实施例中，设定范围设置为[0.95,1.05]，可根据实际需要来设置其他范围。

另外，本发明还提供一种柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压装置，包括如下模块：采集模块：在每个控制周期内，采集同一时刻每个桥臂内所有子模块电压和每个桥臂电压；排序模块：对每个桥臂内子模块分别进行排序；比较模块：对于任一相，上桥臂切除子模块个数为M_上，下桥臂切除子模块个数为M_下；其中，当某一相上、下桥臂间电压的比值在设定范围内，则M_上＝M_下；否则，M_上/M_下＝下桥臂电压/上桥臂电压。

上述柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压装置，实际上是基于本发明对应方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，上述各种模块即为与方法流程相对应的各处理进程或程序。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再对该装置进行详细描述。

以上具体实施例中，对柔性直流输电换流阀无源启动子模块均压控制反复进行文字表述、公式说明。本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。