[发明专利]基于组合式模块化多电平变流器的柔性直流输电系统

摘要

本发明提出基于组合式模块化多电平变流器的柔性直流输电系统，属于电力电子技术和电力输配电领域，该系统采用单极或真双极系统接线方式，均包括由多个组合式换流器构成的组合式模块化多电平变流器及由多个三相换流器单元构成的三相换流变压器组；其中，每个组合式换流器均由多个MMC单元组并联构成，每个MMC单元组均由多个MMC单元依次串联构成；三相换流变压器组副边端口与对应的组合式模块化多电平变流器交流侧端口相连，原边接入柔性直流输电系统发端或受端交流电网；本发明系统具有故障抑制特性、故障期间无功补偿能力和低成本特性，电压等级和功率等级可拓展性高，是一种适于架空线大容量远距离的柔性直流输电应用的经济型方案，具有较高可靠性。

主权项

1.一种基于组合式模块化多电平变流器的柔性直流输电系统，其特征在于，该柔性直流输电系统采用单极系统接线方式，包括由多个组合式换流器构成的组合式模块化多电平变流器，以及由多个三相换流器单元构成的三相换流变压器组；该组合式模块化多电平变流器由正极A型组合式换流器、正极B型组合式换流器构成，三相换流变压器组由第一、第二三相换流变压器单元构成；其中，正极A型组合式换流器的直流正极端口接入直流线路，其直流负极端口与正极B型组合式换流器的直流正极端口相互串联，正极B型组合式换流器的直流负极端口与接地极连接；第一、第二三相换流变压器单元的副边端口分别与正极A、B型组合式换流器的交流侧端口连接，第一、第二三相换流变压器单元的原边端口均接入柔性直流输电系统发端或受端的交流电网；该组合式模块化多电平变流器直流侧电压等于正极A型组合式换流器的直流正、负极端口电压与正极B型组合式换流器的直流正、负极端口电压之和；且当本输电系统处于正常运行模式时，满足正极A型组合式换流器的直流正、负极端口间电压大于等于正极B型组合式换流器的直流正、负极端口间电压；所述正极A型组合式换流器由m个A型MMC单元组构成，m为正整数，每个A型MMC单元组均包含j个A型MMC单元，j为正整数，均共计包含sA＝m×j个A型MMC单元；每个所述A型MMC单元组中的第1个A型MMC单元的直流正极端作为该A型MMC单元组的直流正极端，第i个A型MMC单元的直流负极端与第i+1个A型MMC单元的直流正极端相连接，i＝1,2,…,j‑1，第j个A型MMC单元的直流负极端作为该A型MMC单元组的直流负极端；将第1组A型MMC单元组内的A型MMC单元依次记为A型MMC11、A型MMC12、…、A型MMC1j；第x组A型MMC单元组内的A型MMC单元依次记为A型MMCx1、A型MMCx2、…、A型MMCxj，x＝1,2,……，m‑1；第m组A型MMC单元组内的A型MMC单元依次记为A型MMCm1、A型MMCm2、…、A型MMCmj；同时将第1组A型MMC单元组内的j个A型MMC单元额定直流电压依次记为Vd11、Vd12、…、Vd1j，j个A型MMC单元额定直流电流均相等，并等于第1组A型MMC单元组额定直流电流Id1；第x组A型MMC单元组内的j个A型MMC单元额定直流电压依次记为Vdx1、Vdx2、…、Vdxj，j个A型MMC单元额定直流均相等，并等于第x组A型MMC单元组额定直流电流Idx；第m组A型MMC单元组内的j个A型MMC单元额定直流电压依次记为Vdm1、Vdm2、…、Vdmj，j个A型MMC单元额定直流均相等，并等于第m组A型MMC单元组额定直流电流Idm；A型MMC单元直流电压应满足排在各个A型MMC单元组中相同位序的共计m个A型MMC单元的直流电压均相同，其数学表达式如下：式中Vd1、…、Vdi、…、Vdj分别表示由正极向负极排序时，对应位序的A型MMC单元额定直流电压；所述正极A型组合式换流器的直流电压Udc,PA等于所包含的各A型MMC单元组中全部位序的A型MMC单元额定直流电压之和，其数学式表示为：并且正极A型组合式换流器的额定直流电流等于所包含的m个A型MMC单元组的额定直流电流之和，即满足：所述正极B型组合式换流器由共计m个B型MMC单元组构成，每个B型MMC单元组均包含t个B型MMC单元，t为正整数，均共计包含sB＝m×t个B型MMC单元；每个所述B型MMC单元组中的第1个B型MMC单元的直流正极端作为该B型MMC单元组的直流正极端，第q个B型MMC单元的直流负极端与第q+1个B型MMC单元的直流正极端相连接，q＝1,2,…,t‑1，第t个B型MMC单元的直流负极端作为该B型MMC单元组的直流负极端；将第1组B型MMC单元组内的B型MMC单元依次记为B型MMC11、B型MMC12、…、B型MMC1t；第x组B型MMC单元组内的B型MMC单元依次记为B型MMCx1、B型MMCx2、…、B型MMCxt，x＝1,2,……，m‑1；第m组B型MMC单元组内的B型MMC单元依次记为B型MMCm1、B型MMCm2、…、B型MMCmt；同时将第1组B型MMC单元组内的t个B型MMC单元额定直流电压依次记为Ve11、Ve12、…、Ve1t，t个B型MMC单元额定直流电流均相等，并等于第1组B型MMC单元组额定直流电流Ie1；第x组B型MMC单元组内的t个B型MMC单元额定直流电压依次记为Vex1、Vex2、…、Vext，t个B型MMC单元额定直流电流均相等，并等于第x组B型MMC单元组额定直流电流Iex；第m组B型MMC单元组内的t个B型MMC单元额定直流电压依次记为Vem1、Vem2、…、Vemt，t个B型MMC单元额定直流电流均相等，并等于第m组B型MMC单元组额定直流电流Iem；B型MMC单元直流电压应满足排在各个B型MMC单元组中相同位序的共计m个B型MMC单元组的直流电压均相同，其数学表达式如下：式中Ve1、…、Veq、…、Vet分别表示由正极向负极排序时，对应位序的B型MMC单元额定直流电压；所述正极B型组合式换流器的直流电压Udc,PB等于所包含的各B型MMC单元组中全部位序的B型MMC单元额定直流电压之和，其数学式表示为：并且正极B型组合式换流器的额定直流电流Idc等于所包含的m个B型MMC单元组的额定直流电流之和，即满足：