电容辅助换相的双换流器并联电路及方法和装置、系统与流程

本申请涉及高压直流输电，具体涉及电容辅助换相的双换流器并联电路及控制方法和控制装置、直流输电系统。

背景技术：

1、高压、特高压直流输电容量大，现有技术采用十二脉动电路结构的电网换相换流器，每个十二脉动电路有两个三相六桥臂电路串联，每个桥臂采用单个大容量晶闸管串联，由于晶闸管不能控制关断，现有的换流器结构存在换相失败问题。同时，大容量晶闸管相比小容量晶闸管并联方案成本高。

2、随着接入的高压、特高压直流输电系统逐渐增多，已在多个区域电网形成了多馈入直流输电系统，当发生多条直流同时换相失败时，可能对该区域交流电网安全运行构成威胁。随着新能源发电占比增高，交流电压支撑能力下降，对直流输电系统的稳定运行和抑制换相失败能力提出更高要求。柔性直流输电、混合直流输电技术采用电压源换流器解决换相失败和交流电压支撑问题，但是电压源换流器容量小、损耗大，并且存在振荡风险。因此，现有的高压直流输电、柔性直流输电、混合直流输电技术很难满足直流输电系统对成本和性能的严苛要求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电容辅助换相的双换流器并联电路，包括第一换流器、第二换流器、连接电路和辅助换相电容电路，所述第一换流器包括三相六个第一桥臂，所述第一桥臂包括第一半控阀；所述第二换流器包括三相六个第二桥臂，所述第二桥臂包括第二阀；所述连接电路包括第三阀、第四阀、第五阀和第六阀，所述第三阀连接所述第一换流器的直流母线正极和所述第二换流器的直流母线正极，所述第四阀连接所述第一换流器的直流母线负极和所述第二换流器的直流母线负极，所述第五阀连接所述第一换流器的直流母线正极和所述第二换流器的直流母线负极，所述第六阀连接所述第一换流器的直流母线负极和所述第二换流器的直流母线正极；所述辅助换相电容电路，连接所述第二换流器的直流母线正极和所述第二换流器的直流母线负极，所述辅助换相电容电路包括第一电容器。

2、根据一些实施例，所述辅助换相电容电路还包括第七阀，或者电阻或/和电感，所述第七阀与所述第一电容器串联连接；所述电阻或/和电感与所述第一电容器串联连接。

3、根据一些实施例，所述第一半控阀包括半控开关，所述第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀包括半控开关、单向全控开关、双向全控开关或mmc单阀的至少一种，所述第一半控阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀或/和所述第一电容器两端分别并联避雷器。

4、根据一些实施例，所述半控开关包括串联连接的晶闸管或/和二极管，所述全控开关包括串联连接的全控器件，所述全控器件包括igct、igbt、gto、mosfet的至少一种，所述mmc单阀包括串联连接的半桥子模块或/和全桥子模块，所述半桥子模块包括两个所述全控器件和电容，所述全桥子模块包括四个所述全控器件和电容。

5、根据一些实施例，所述第三阀、第四阀包括串联连接的全控开关和快速隔离开关。

6、根据一些实施例，所述第一换流器和所述第二换流器的交流输出端按相并联连接，并连接到同一台换流变压器。

7、本申请实施例还提供一种高压直流输电系统，所述高压直流输电系统包括上述所述的电容辅助换相的双换流器并联电路。

8、本申请实施例还提供一种如上所述的电容辅助换相的双换流器并联电路的控制方法，包括：控制所述第一换流器运行在逆变状态；控制所述第三阀、所述第四阀导通，控制所述第五阀、所述第六阀关断，使所述第一电容器呈正压；控制所述第二换流器运行在逆变状态或闭锁状态；当发生故障引起所述第一换流器的换相桥臂换相失败的可能时，包括：闭锁所述第二换流器，控制所述第三阀、第四阀关断，与所述换相桥臂对应的第二换流器的相应桥臂的电流转移到所述第一换流器的换相桥臂；控制所述第二换流器的相应桥臂及所述第五阀或所述第六阀导通，所述第一电容器为换相桥臂提供负压，所述换相桥臂的电流转移到所述第一电容器，所述换相桥臂关断；当所述换相桥臂关断后，控制所述第二换流器的相应桥臂及所述第五阀或所述第六阀关断，实现了电流从换相桥臂所在相转移到另一相。

9、根据一些实施例，如果所述第一电容器还串联第七阀，所述方法还包括：在所述控制与所述换相桥臂对应的第二换流器的相应桥臂及所述第五阀或所述第六阀导通的同时，控制所述第七阀导通；在所述控制与所述换相桥臂对应的第二换流器的相应桥臂及所述第五阀或所述第六阀关断的同时，控制所述第七阀关断。

10、本申请实施例还提供一种如上所述的电容辅助换相的双换流器并联电路的控制装置，包括检测单元和控制单元，所述检测单元用于检测所述电容辅助换相的双换流器并联电路的运行参数和故障；所述控制单元基于所述电容辅助换相的双换流器并联电路的运行参数，控制所述第一换流器运行在逆变状态；控制所述第三阀、所述第四阀导通，控制所述第五阀、所述第六阀关断，使所述第一电容器呈正压；控制所述第二换流器运行在逆变状态或闭锁状态；当发生故障可能引起所述第一换流器的换相桥臂换相失败时，所述控制单元还闭锁所述第二换流器，控制所述第三阀或/和所述第四阀关断，与所述换相桥臂对应的第二换流器的相应桥臂的电流转移到所述第一换流器的换相桥臂，控制所述第二换流器的相应桥臂及所述第五阀或所述第六阀导通，所述第一电容器为换相桥臂提供负压，所述换相桥臂的电流转移到所述第一电容器，所述换相桥臂关断，当所述换相桥臂关断后，控制所述第二换流器的相应桥臂、所述第五阀或所述第六阀关断，实现了电流从换相桥臂所在相转移到另一相。

11、本申请实施例提供的技术方案，先通过控制第三阀、第四阀导通来利用直流电压为第一电容器充电，再通过控制第二换流器的相应桥臂及第五阀或第六阀导通来利用第一电容器的反向电压辅助第一换流器的换相桥臂关断，最后通过控制第二换流器的相应桥臂及第五阀或第六阀关断实现了第一换流器的换相桥臂所在相关断，有效抑制换相失败发生。同时，第一换流器和第二换流器并联运行实现了双换流器并联电路的低成本、大容量应用。

技术特征：

1.一种电容辅助换相的双换流器并联电路，包括：

2.如权利要求1所述的双换流器并联电路，其中，所述辅助换相电容电路还包括：

3.如权利要求1所述的双换流器并联电路，其中，所述第一半控阀包括半控开关，所述第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀包括半控开关、单向全控开关、双向全控开关或mmc单阀的至少一种，所述第一半控阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀或/和所述第一电容器两端分别并联避雷器。

4.如权利要求3所述的双换流器并联电路，其中，所述半控开关包括串联连接的晶闸管，所述全控开关包括串联连接的全控器件，所述全控器件包括igct、igbt、gto、mosfet的至少一种，所述mmc单阀包括串联连接的半桥子模块或/和全桥子模块，所述半桥子模块包括两个所述全控器件和电容，所述全桥子模块包括四个所述全控器件和电容。

5.如权利要求1所述的双换流器并联电路，其中，所述第三阀、第四阀包括串联连接的全控开关和快速隔离开关。

6.如权利要求1所述的双换流器并联电路，其中，所述第一换流器和所述第二换流器的交流输出端按相并联连接，并连接到同一台换流变压器。

7.一种高压直流输电系统，所述高压直流输电系统包括所述权利要求1至6之任一项所述的电容辅助换相的双换流器并联电路。

8.一种如权利要求1至6之任一项所述的电容辅助换相的双换流器并联电路的控制方法，包括：

9.如权利要求8所述的控制方法，其中，如果所述第一电容器还串联第七阀，所述方法还包括：

10.一种如权利要求1至6之任一项所述的电容辅助换相的双换流器并联电路的控制装置，包括：

技术总结
本申请提供电容辅助换相的双换流器并联电路及方法和装置、系统。电容辅助换相的双换流器并联电路包括第一换流器、第二换流器、连接电路和辅助换相电容电路，第一换流器包括三相六桥臂，桥臂包括第一半控阀；第二换流器包括三相六桥臂，桥臂包括第二阀；连接电路包括四个阀，第三阀连接第一换流器的直流母线正极和第二换流器的直流母线正极，第四阀连接第一换流器的直流母线负极和第二换流器的直流母线负极，第五阀连接第一换流器的直流母线正极和第二换流器的直流母线负极，第六阀连接第一换流器的直流母线负极和第二换流器的直流母线正极；辅助换相电容电路的第一电容器连接第二换流器的直流母线正极和第二换流器的直流母线负极。

技术研发人员：卢东斌,陈松林,谢晔源,张翔,石巍
受保护的技术使用者：南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16