本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓方法及裝置，屬于電力系統(tǒng)的柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

模塊化多電平柔性直流輸電(MMC-HVDC)是新一代的直流輸電技術(shù)，由于柔性直流輸電是基于電壓源的直流輸電，直流線路的電壓極性是不變的，因此非常容易構(gòu)成多端直流輸電，可直接向遠(yuǎn)距離特別是無源系統(tǒng)的小型孤立負(fù)荷供電。

柔性直流輸電換流閥每個(gè)橋臂控制保護(hù)功能的相對(duì)獨(dú)立，通常在設(shè)計(jì)中柔性直流輸電換流閥控制設(shè)備以橋臂為單位實(shí)施相同的均壓策略。這種均壓策略非常適應(yīng)于柔性直流輸電換流閥接入有源交流系統(tǒng)的情況，因?yàn)樵谶@種情況下，每個(gè)橋臂承受的交流充電電壓是一致的，所以每個(gè)橋臂可以獨(dú)立進(jìn)行均壓控制。如果柔性直流輸電換流閥接入是無源交流系統(tǒng)，此時(shí)只能通過對(duì)站由直流母線對(duì)本站的換流閥充電啟動(dòng)。這種情況下，每一相單元是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的充電單元，原來的上下橋臂是作為一個(gè)整體進(jìn)行充電。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410667334.4的中國專利申請(qǐng)文件，公開了一種非排序的查找方法和基于該方法的MMC均壓方法，與子模塊電容電壓排序均壓相比，算法執(zhí)行時(shí)間大大減少，占用了較少的資源，但是其主體思想仍是以橋臂為單位進(jìn)行獨(dú)立均壓控制，上下橋臂間沒有協(xié)調(diào)控制，由于子模塊的不一致性必然會(huì)造成各橋臂內(nèi)子模塊電壓均衡，但是上下橋臂子模塊電壓不均衡，各相單元因?yàn)橥ㄟ^換流變壓器連接，最終會(huì)造成整個(gè)換流閥上下橋臂電壓不均衡。特別是小功率系統(tǒng)，子模塊一致性較差的換流閥上下橋臂不均衡程度更大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓方法及裝置，以解決以橋臂為單位進(jìn)行獨(dú)立均壓控制造成的整個(gè)換流閥上、下橋臂電壓不均衡的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓方法，包括三個(gè)方法方案：

方法方案一，包括如下步驟：

1)采集步驟：在每個(gè)控制周期內(nèi)，采集同一時(shí)刻每個(gè)橋臂內(nèi)所有子模塊電壓和每個(gè)橋臂電壓；

2)排序步驟：對(duì)每個(gè)橋臂內(nèi)子模塊分別進(jìn)行排序；

3)比較步驟：對(duì)于任一相，上橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_上，下橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_下；其中，當(dāng)某一相上、下橋臂間電壓的比值在設(shè)定范圍內(nèi)，則M_上＝M_下；否則，M_上/M_下＝下橋臂電壓/上橋臂電壓。

方法方案二，在方法方案一的基礎(chǔ)上，所述M_上+M_下＝N_和-V_母線/V_{子模塊額定電壓}；其中，N_和為上下橋臂子模塊個(gè)數(shù)之和，V_母線為直流母線電壓，V_{子模塊額定電壓}為子模塊額定電壓。

方法方案三，在方法方案一的基礎(chǔ)上，所述設(shè)定范圍為[0.95,1.05]。

本發(fā)明還提供一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓裝置，包括三個(gè)裝置方案：

裝置方案一，包括如下模塊：

采集模塊：在每個(gè)控制周期內(nèi)，采集同一時(shí)刻每個(gè)橋臂內(nèi)所有子模塊電壓和每個(gè)橋臂電壓；

排序模塊：對(duì)每個(gè)橋臂內(nèi)子模塊分別進(jìn)行排序；

比較模塊：對(duì)于任一相，上橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_上，下橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_下；其中，當(dāng)某一相上、下橋臂間電壓的比值在設(shè)定范圍內(nèi)，則M_上＝M_下；否則，M_上/M_下＝下橋臂電壓/上橋臂電壓。

裝置方案二，在裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述M_上+M_下＝N_和-V_母線/V_{子模塊額定電壓}；其中，N_和為上下橋臂子模塊個(gè)數(shù)之和，V_母線為直流母線電壓，V_{子模塊額定電壓}為子模塊額定電壓。

裝置方案三，在裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述設(shè)定范圍為[0.95,1.05]。

本發(fā)明的有益效果是：在柔性直流輸電換流閥接入無源交流系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，在上、下橋臂電壓基本相等情況下，上、下橋臂切除相同數(shù)目的子模塊以達(dá)到均壓的目的；在上、下橋臂電壓差別較大的情況下，電壓較大的橋臂切除較少數(shù)目的子模塊，電壓較小的橋臂切除較多數(shù)目的子模塊，以達(dá)到各橋臂內(nèi)子模塊電壓均衡的基礎(chǔ)上、平衡上、下橋臂子模塊電壓的目的。即根據(jù)上、下橋臂電壓的關(guān)系，協(xié)調(diào)控制切除橋臂內(nèi)的各個(gè)子模塊的個(gè)數(shù)，將各橋臂子模塊電壓穩(wěn)定控制在合理范圍內(nèi)，解決以橋臂為單位進(jìn)行獨(dú)立均壓控制造成的整個(gè)換流閥上、下橋臂電壓不均衡的問題，為換流閥平衡解鎖創(chuàng)造有利條件。

附圖說明

圖1是柔性直流輸電換流閥無源充電示意圖；

圖2是本發(fā)明的柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓方法實(shí)施例：

1)采集同一時(shí)刻每個(gè)橋臂內(nèi)所有子模塊電壓和每個(gè)橋臂電壓。其中，A相上橋臂電壓為U_a+，需切除個(gè)數(shù)為M_a+；A相下橋臂電壓為U_a-，需切除個(gè)數(shù)為M_a-；B相上橋臂電壓為U_b+，需切除個(gè)數(shù)為M_b+；B相下橋臂電壓為U_b-，需切除個(gè)數(shù)為M_b-；A相上橋臂電壓為U_c+，需切除個(gè)數(shù)為M_c+；A相下橋臂電壓為U_c-，需切除個(gè)數(shù)為M_c-。

2)對(duì)每個(gè)橋臂內(nèi)子模塊分別進(jìn)行排序。

3)對(duì)于任一相，上橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_上，下橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_下；其中：當(dāng)某一相上、下橋臂間電壓的比值在設(shè)定范圍內(nèi)，則M_上＝M_下；否則，M_上/M_下＝下橋臂電壓/上橋臂電壓。即：

對(duì)于A相，當(dāng)0.95＜U_a+/U_a-＜1.05時(shí)，M_a+＝M_a-，否則U_a+/U_a-＝M_a-/M_a+；

對(duì)于B相，當(dāng)0.95＜U_b+/U_b-＜1.05時(shí)，M_b+＝M_b-，否則U_b+/U_b-＝M_b-/M_b+；

對(duì)于C相，當(dāng)0.95＜U_c+/U_c-＜1.05時(shí)，M_c+＝M_c-，否則U_c+/U_c-＝M_c-/M_c+。

而且，M_上+M_下＝N_和-V_母線/V_{子模塊額定電壓}；其中，V_母線為直流母線電壓，N_和為上下橋臂子模塊個(gè)數(shù)之和，V_{子模塊額定電壓}為子模塊額定電壓。

根據(jù)上式對(duì)各橋臂子模塊個(gè)數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，保持橋臂間的電壓均衡。

在本實(shí)施例中，設(shè)定范圍設(shè)置為[0.95,1.05]，可根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)置其他范圍。

另外，本發(fā)明還提供一種柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓裝置，包括如下模塊：采集模塊：在每個(gè)控制周期內(nèi)，采集同一時(shí)刻每個(gè)橋臂內(nèi)所有子模塊電壓和每個(gè)橋臂電壓；排序模塊：對(duì)每個(gè)橋臂內(nèi)子模塊分別進(jìn)行排序；比較模塊：對(duì)于任一相，上橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_上，下橋臂切除子模塊個(gè)數(shù)為M_下；其中，當(dāng)某一相上、下橋臂間電壓的比值在設(shè)定范圍內(nèi)，則M_上＝M_下；否則，M_上/M_下＝下橋臂電壓/上橋臂電壓。

上述柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓裝置，實(shí)際上是基于本發(fā)明對(duì)應(yīng)方法流程的一種計(jì)算機(jī)解決方案，即一種軟件構(gòu)架，上述各種模塊即為與方法流程相對(duì)應(yīng)的各處理進(jìn)程或程序。由于對(duì)上述方法的介紹已經(jīng)足夠清楚完整，故不再對(duì)該裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。

以上具體實(shí)施例中，對(duì)柔性直流輸電換流閥無源啟動(dòng)子模塊均壓控制反復(fù)進(jìn)行文字表述、公式說明。本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。