一种电压源换流器单元拓扑结构及控制方法与流程

文档序号:12485841阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:包括相互串联的第一单元隔离刀闸(D1)、单元隔离开关(S1)、电压源换流器、第二单元隔离刀闸(D2)和连接导线,上述串联回路的始端和末端分别作为该电压源换流器单元的第一直流端点(X1)和第二直流端点(X2),用于与其它电压源换流器单元进行串联;

还包括单元旁路刀闸(D3),其跨接于所述第一直流端点(X1)和第二直流端点(X2)之间;

还包括单元旁路开关(S2),其跨接于所述第一单元隔离刀闸(D1)的近电压源换流器端(Y1)和第二单元隔离刀闸(D2)的近电压源换流器端(Y2)之间;

所述串联回路包括下述两种拓扑结构:

i)第一直流端点(X1)依次经第一单元隔离刀闸(D1)、单元隔离开关(S1)连接至电压源换流器正端(Z1),第二直流端点(X2)经第二单元隔离刀闸(D2)连接至电压源换流器负端(Z2);

ii)第一直流端点(X1)经第一单元隔离刀闸(D1)连接至电压源换流器正端(Z1),第二直流端点(X2)依次经第二单元隔离刀闸(D2)、单元隔离开关(S1)连接至电压源换流器负端(Z2)。

2.如权利要求1所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述电压源换流器单元中的电压源换流器采用模块化多电平结构,

电压源换流器包括下述两种类型或者其中一种类型的子模块,

第一类子模块为在非闭锁状态下能输出正、负、零三类电平的子模块;

第二类子模块为在非闭锁状态下只能输出正、零两类电平的子模块。

3.如权利要求2所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述电压源换流器单元中电压源换流器的桥臂的子模块配置方式包括下述两种,

方式一,每相上、下桥臂均由所述第一类子模块级联组成;

方式二,每相上、下桥臂均为由所述第一类子模块、第二类子模块两种类型子模块级联组成的混合桥臂,各桥臂两种子模块的数量配置比例相同,且在两种子模块电容额定电压相同的情况下,每个桥臂中第一类子模块的数量配置比例大于等于50%。

4.如权利要求1所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:结构还包括限流电阻(R1)和电阻旁路开关(S3),电阻旁路开关(S3)与限流电阻(R1)相并联,之后,再串联在所述拓扑结构i)中,在电压源换流器负端(Z2)和第二单元隔离刀闸(D2)的近电压源换流器端(Y2)之间串联;

或者,电阻旁路开关(S3)与限流电阻(R1)相并联,之后,再串联在所述结构ii)中,在电压源换流器正端(Z1)和第一单元隔离刀闸(D1)的近电压源换流器端(Y1)之间串联。

5.如权利要求1所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:还包括由至少一个半导体开关器件形成的退出处理装置;所述处理装置并联接在电压源换流器的正端和负端之间,或者并联接在电压源换流器子模块的正端和负端之间;所述处理装置的半导体开关器件导通方向与流经电压源换流器的直流电流方向一致,且在电压源换流器正常运行过程中保持为截止状态。

6.如权利要求5所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述退出处理装置的半导体开关器件是半控型开关器件,或者全控型开关器件。

7.如权利要求5所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述退出处理装置的半导体开关器件是单个半导体开关器件,或者是多个半导体开关器件串联和/或并联。

8.如权利要求5所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述退出处理装置还包括至少一个电感,所述电感和半导体开关器件串联连接。

9.如权利要求8所述的一种电压源换流器单元拓扑结构,其特征在于:所述退出处理装置的电感是单个电感,或者是多个电感串联和/或并联。

10.一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:实现电压源换流器单元在直流极运行过程中的在线投入,包含以下步骤:

步骤一:收到下发的换流器单元投入命令,对待投入电压源换流器单元进行连接操作,顺序合上第二单元隔离刀闸(D2)、合上第一单元隔离刀闸(D1)、合上单元旁路开关(S2)、拉开单元旁路刀闸(D3);

步骤二:合上待投入电压源换流器单元所对应的换流变进线开关并对待投入电压源换流器单元中的电压源换流器进行充电控制,将待投入电压源换流器单元中的电压源换流器各桥臂子模块的电容电压充至接近额定值;

步骤三:解锁待投入电压源换流器单元中的电压源换流器并控制其输出的直流电压(Ud)为0;

步骤四:合上待投入电压源换流器单元中的单元隔离开关(S1),控制流经待投入电压源换流器单元中电压源换流器的直流电流(Id)至与已运行电压源换流器的直流电流实际测量值基本相等时,拉开待投入电压源换流器单元中的单元旁路开关(S2);

步骤五:如待投入电压源换流器单元所在换流站为直流电压控制站,则控制待投入电压源换流器单元中电压源换流器输出的直流电压(Ud)至运行目标值;

如待投入电压源换流器单元所在换流站为直流电流控制站或直流功率控制站,则控制流经待投入电压源换流器单元中电压源换流器的直流电流(Id)至运行目标值;

之后,待投入电压源换流器单元投入完成。

11.如权利要求10所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:步骤三中,所述实现待投入电压源换流器单元中电压源换流器输出的直流电压(Ud)为0的控制方法,具体包括,将该电压源换流器各桥臂中的第一类子模块正常解锁并输出与交流电压相匹配的电压参考波,每相上、下桥臂输出的电压参考波幅值相等且相位相反,如果电压源换流器桥臂中配置了第二类子模块,则第二类子模块均旁路退出;

其中,所述第一类子模块为在非闭锁状态下能输出正、负、零三类电平的子模块,所述第二类子模块为在非闭锁状态下只能输出正、零两类电平的子模块。

12.如权利要求10所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:在所述电压源换流器单元在线投入过程中,按照先投入直流电流控制站或直流功率控制站的换流器单元、再投入直流电压控制站的换流器单元的顺序进行换流器单元的在线投入操作。

13.一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:实现电压源换流器单元在直流极运行过程中的在线正常退出,包含以下步骤:

步骤一:收到下发的换流器单元退出命令,控制待退出电压源换流器单元中电压源换流器输出的直流电压(Ud)下降至0;

步骤二:合上待退出电压源换流器单元中的单元旁路开关(S2),使流经待退出电压源换流器单元中电压源换流器的直流电流转移至单元旁路开关(S2);

步骤三:拉开待退出电压源换流器单元中的单元隔离开关(S1)并闭锁待退出电压源换流器单元中的电压源换流器;

步骤四:对待退出电压源换流器单元进行隔离操作,顺序是拉开待退出电压源换流器单元所对应的换流变进线开关、合上单元旁路刀闸(D3)、拉开单元旁路开关(S2)、拉开第一单元隔离刀闸(D1)、拉开第二单元隔离刀闸(D2),待退出电压源换流器单元退出完成。

14.如权利要求13所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:步骤一中,所述控制待退出电压源换流器单元中电压源换流器输出的直流电压(Ud)下降至0的方法,具体包括将该电压源换流器各桥臂中的第一类子模块保持正常解锁并输出与交流电压相匹配的电压参考波,每相上、下桥臂输出的电压参考波幅值相等且相位相反,如果电压源换流器桥臂中配置了第二类子模块,则第二类子模块均旁路退出;

其中,所述第一类子模块为在非闭锁状态下能输出正、负、零三类电平的子模块,所述第二类子模块为在非闭锁状态下只能输出正、零两类电平的子模块。

15.如权利要求13所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:在所述电压源换流器单元在线正常退出过程中,按照先退出直流电压控制站的换流器单元、再退出直流电流控制站或直流功率控制站的换流器单元的顺序进行换流器单元的在线正常退出操作。

16.如权利要求13所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:所述电压源换流器单元在线正常退出过程中,在步骤一和步骤二之间还包括步骤A:将待退出电压源换流器单元的退出处理装置中所有半导体开关器件触发导通为直流电流(Id)提供一个电流通道;

在步骤三和步骤四之间还包括步骤B:闭锁待退出电压源换流器单元的退出处理装置中所有半导体开关器件。

17.一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:实现电压源换流器单元在直流极运行过程中的在线故障退出,包含以下步骤:

步骤一:通过检测电气量和/或非电气量识别出电压源换流器单元发生故障后,向该换流器单元下发在线故障退出命令;

步骤二:将待退出电压源换流器单元的退出处理装置中所有半导体开关器件触发导通为直流电流(Id)提供一个电流通道,同时闭锁待退出电压源换流器单元中的电压源换流器,并跳开待退出电压源换流器单元所对应的换流变进线开关;

步骤三:合上待退出电压源换流器单元中的单元旁路开关(S2),使流经待退出电压源换流器单元中电压源换流器的直流电流(Id)转移至单元旁路开关(S2);

步骤四:闭锁待退出电压源换流器单元的退出处理装置中所有半导体开关器件,并拉开待退出电压源换流器单元中的单元隔离开关(S1);

步骤五:对待退出电压源换流器单元进行隔离操作,顺序合上单元旁路刀闸(D3)、拉开单元旁路开关(S2)、拉开第一单元隔离刀闸(D1)、拉开第二单元隔离刀闸(D2),待退出电压源换流器单元退出完成。

18.如权利要求17所述的一种电压源换流器单元拓扑结构的控制方法,其特征在于:在所述电压源换流器单元在线故障退出过程中,其它换流站对应需退出的换流器单元按照其在线正常退出方法进行相应的退出操作。

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