双换流器并联电路及其控制方法和装置、直流输电系统与流程

本技术涉及高压直流输电，具体涉及双换流器并联电路及其控制方法和装置、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。柔性直流输电和混合直流输电的电压源换流器采用半桥结构或全桥结构的模块化多电平换流器，虽然无换相失败问题，但是igbt(insulated gatebipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件容量小，成本高、损耗大，且电压源换流器存在振荡风险。

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。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、本技术实施例提供一种双换流器并联电路，包括第一换流器、第二换流器、连接电路，所述第一换流器为三相六桥臂电路，包括三个第一上桥臂和三个第一下桥臂，每个所述第一上桥臂和所述第一下桥臂均包括串联连接的第一半控阀和第一全控阀，所述第一半控阀包括半控开关，所述第一全控阀包括单向全控开关、双向全控开关、mmc单阀的至少一种；所述第二换流器为三相六桥臂电路，包括三个第二上桥臂和三个第二下桥臂，每个所述第二上桥臂和所述第二下桥臂均包括第二阀；所述连接电路包括第三阀和第四阀，所述第二阀、第三阀、第四阀包括不控开关、半控开关、单向全控开关、双向全控开关、mmc单阀的至少一种，其中，所述第三阀连接所述第一换流器的直流母线正极或第一上桥臂的第一半控阀的第一分段点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或第一下桥臂的第一半控阀的第二分段点和所述第二换流器的直流母线负极；或者所述第三阀连接所述第一换流器的直流母线正极或第一上桥臂的第一半控阀的第一分段点和所述第二换流器的直流母线负极，所述第四阀连接所述第一换流器的直流母线负极或第一下桥臂的第一半控阀的第二分段点和所述第二换流器的直流母线正极。

2、根据一些实施例，所述第一分段点按照耐压水平将所述第一上桥臂的第一半控阀分为两段，所述第二分段点按照耐压水平将所述第一下桥臂的第一半控阀分为两段，两段的耐压比取值范围为0.2～5之间。

3、根据一些实施例，当所述第三阀连接所述第一分段点时，每个第一上桥臂的所述第一半控阀的第一分段点分别与一个所述第三阀连接；当所述第四阀连接所述第二分段点时，每个第一下桥臂的所述第一半控阀的第二分段点分别与一个所述第四阀连接。

4、根据一些实施例，所述第一半控阀、第一全控阀、第二阀、第三阀、第四阀两端分别并联避雷器或/和第二半控阀，所述第二半控阀包括半控开关。

5、根据一些实施例，所述连接电路还包括第五阀，或第一电容器和第一电阻器的并联电路，或所述并联电路和所述第五阀串联的电路，连接所述第二换流器的直流母线正极和直流母线负极，所述第一电容器包括串联连接的至少一个电容元件。

6、根据一些实施例，所述连接电路还包括第六阀和第七阀，所述第六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，所述第七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、第六阀、第七阀包括不控开关、半控开关、单向全控开关、双向全控开关、mmc单阀、串联连接的全控开关和快速隔离开关的至少一种，所述第五阀、第六阀、第七阀、第一电容器两端分别并联避雷器或/和第二半控阀。

7、根据一些实施例，所述连接电路还包括避雷器，或者第二电容器和第二电阻器的并联电路，所述避雷器与所述第三阀或/和所述第四阀串联连接；第二电容器和第二电阻器的并联电路，与所述第三阀或/和所述第四阀串联连接。

8、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或通过隔离开关或/和刀闸按相并联连接，并连接到同一台换流变压器，所述第一换流器和所述第二换流器的直流母线输入端通过隔离开关或/和刀闸按正负极并联连接。

9、本技术实施例还提供一种高压直流输电系统，包括如上所述的双换流器并联电路。

10、本技术实施例还提供一种所述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；控制所述第二换流器运行在逆变状态或闭锁状态；控制所述第三阀、第四阀运行在闭锁状态或者不控状态；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，包括：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三阀或所述第四阀导通；控制所述换相桥臂的第一全控阀关断，使所述换相桥臂的电流转移到所述第二换流器的相应桥臂及所述第三阀或所述第四阀；所述换相桥臂的第一半控阀关断后，控制所述第二换流器的相应桥臂、所述第三阀或所述第四阀关断，实现了电流从所述换相桥臂所在相转移到另一相，所述第二换流器的相应桥臂为与所述第一换流器换相桥臂连接相同极性直流母线和相同相的桥臂。

11、根据一些实施例，当所述双换流器并联电路还包括第五阀时，所述控制方法还包括：在控制所述换相桥臂对应的所述第二换流器的相应桥臂及所述第三阀或所述第四阀导通的同时，控制所述第五阀导通；所述换相桥臂的第一半控阀关断后，控制所述第五阀关断来控制所述第二换流器的相应桥臂、所述第三阀或所述第四阀关断。

12、根据一些实施例，当所述双换流器并联电路还包括第六阀、第七阀时，所述控制方法还包括：在控制所述换相桥臂的第一全控阀关断时，闭锁所述第二换流器，控制所述第六阀或所述第七阀关断；所述可能引起所述第一换流器的换相桥臂换相失败的工况消失后，控制所述第六阀或/和所述第七阀导通。

13、根据一些实施例，当所述双换流器并联电路还包括第五阀时，所述控制方法还包括：控制所述第二换流器运行在整流状态或空载加压状态，为所述第五阀的驱动电路供电；当所述第五阀两端并联第二半控阀，所述第五阀过压、过流或故障时，控制所述第二半控阀导通；当控制所述第五阀关断，所述第五阀过压、过流或故障时，控制所述换相桥臂的第一半控阀和第一全控阀导通。

14、根据一些实施例，当所述双换流器并联电路还包括第六阀和第七阀时，所述控制方法还包括：控制所述第六阀和所述第七阀导通，使得所述第一换流器和所述第二换流器共用直流母线，使得所述第二换流器运行在逆变状态；当所述第一全控阀、第二阀、第三阀、第四阀、第六阀或第七阀两端并联第二半控阀时，所述第一全控阀、第二阀、第三阀、第四阀、第六阀或第七阀过压、过流或故障时，控制所述第二半控阀导通；当控制所述第二换流器的相应桥臂、第三阀或第四阀、第六阀或第七阀关断，所述第二换流器的相应桥臂、第三阀或第四阀、第六阀或第七阀过压、过流或故障时，控制所述换相桥臂的第一半控阀和第一全控阀导通。

15、本技术实施例还提供一种如上所述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；控制所述第二换流器运行在逆变状态或闭锁状态；控制所述第三阀、第四阀运行在闭锁状态或者不控状态，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三阀或所述第四阀导通，控制所述换相桥臂的第一全控阀关断，使所述换相桥臂的电流转移到所述第二换流器的相应桥臂及所述第三阀或所述第四阀，所述换相桥臂的第一半控阀关断后，控制所述第二换流器的相应桥臂、所述第三阀或所述第四阀关断，实现了电流从所述换相桥臂所在相转移到另一相，所述第二换流器的相应桥臂为与所述第一换流器换相桥臂连接相同极性直流母线和相同相的桥臂。

16、本技术实施例提供的技术方案，第二换流器的桥臂电路及连接电路与第一换流器的桥臂电路形成并联电路，利用第一换流器换相的第一全控阀关断来实现电流转移到第二换流器的相应桥臂及连接电路，通过关断第二换流器的相应桥臂或连接电路的全控开关实现了基于半控器件的第一换流器可控换相，有效抑制换相失败发生，同时第一换流器和第二换流器组成的双换流器能够并联运行，提高了双换流器的容量和增加了系统的冗余度。