基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法技術

本發明專利技術提供了一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，包括：步驟1：構建模塊化多電平變換器模型；步驟2：通過調整模塊化多電平變換器模型中橋臂電壓，實現輸出電壓正負極性反轉；依據橋臂電壓波形圖將每相的上橋臂電壓uu和下橋臂電壓ul分別調制為關于水平直線U＝UN/2上下對稱的正弦波電壓，則LCC端口的輸出電壓ULCC＝UN；將每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil分別調制為關于水平直線U＝-UN/2上下對稱的正弦波電壓，則LCC端口的輸出電壓ULCC＝-UN。與現有技術相比，本發明專利技術提供的一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，滿足了LCC-HVDC和VSC-HVDC對接口變換器的運行需求，有助于LCC-HVDC和VSC-HVDC實現互聯。

【技術實現步驟摘要】
基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法
本專利技術涉及一種輸出電壓正負極性反轉方法，具體涉及一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法。
技術介紹
直流輸電中通過將點對點的高壓直流輸電線路擴展到多端并建立直流輸電電網，是實現大規模廣域直流輸配電的關鍵技術；與傳統交流輸電線路相同，直流電網也是采用DC-DC變換器實現不同高壓直流輸電網絡的互聯。高壓直流輸電主要包括LCC-HVDC和VSC-HVDC；LCC-HVDC采用晶閘管器件相控變流器LCC在潮流反轉時電壓極性反轉、電流方向不變，VSC-HVDC中的電壓源型變流器潮流反轉時電壓極性不變、電流反向，VSC-HVDC與LCC-HVDC不能直接相連，從而影響了高壓直流輸電網落的建設。因此需要提供一種能夠同時滿足LCC-HVDC和VSC-HVDC潮流反轉需求的接口DC-DC變換器；即VSC-HVDC潮流反轉時，接口DC-DC變換器VSC端口的電壓極性不變；VSC-HVDC潮流反轉時，接口DC-DC變換器LCC端口的電壓正負極性發生反轉。
技術實現思路
為了滿足現有技術的需要，本專利技術提供了一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，所述方法包括：步驟1：構建模塊化多電平變換器模型；步驟2：通過調整所述模塊化多電平變換器模型中橋臂電壓，實現輸出電壓正負極性反轉。優選的，所述模塊化多電平變換器模型包括通過隔離變壓器相連的VSC側變流器和LCC側變流器；所述VSC側變流器通過VSC端口與高壓直流輸電網的電壓源換流器連接；所述LCC側變流器通過LCC端口與高壓直流輸電網的電網換相換流器連接；優選的，所述步驟2中調整所述橋臂電壓包括：步驟2-1：實時采集LCC側變流器中每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil，并獲取橋臂電壓波形圖；步驟2-2：依據所述橋臂電壓波形圖將所述每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil分別調制為關于水平直線U＝UN/2上下對稱的正弦波電壓，則LCC端口的輸出電壓ULCC＝UN；步驟2-3：依據所述橋臂電壓波形圖將所述每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil分別調制為關于水平直線U＝-UN/2上下對稱的正弦波電壓，則LCC端口的輸出電壓ULCC＝-UN；優選的，所述LCC端口的輸出電壓ULCC＝uiu+uil；所述LCC側變流器的交流側相電壓優選的，將每相的上橋臂電壓和下橋臂電壓調制為對稱的正弦波電壓時每相橋臂中子模塊的投入個數為所述ui為橋臂電壓值，所述uΔ為橋臂中每個子模塊的電壓值；優選的，所述LCC端口的直流電壓正負極性轉換包括極限反轉方式和降壓反轉方式；所述極限反轉方式為直接控制LCC端口直流電壓極性反轉；所述降壓反轉方式為通過控制LCC端口直流電壓逐步降低到零再逐步反向升高到負額定值的方式實現LCC端口直流電壓極性反轉。與最接近的現有技術相比，本專利技術的優異效果是：1、本專利技術技術方案中，通過調制橋臂電壓控制LCC端口輸出電壓極性可以實現LCC端口電壓的連續調節與急性反轉；2、本專利技術技術方案中，采用極限反轉方式，響應速度，可以快速的功率方向反轉，可實現對LLC所接電網的緊急功率支援；3、本專利技術技術方案中，采用降壓反轉方式，通過平滑連續地調節電壓可以降低電路中器件和線路的電流沖擊，保證系統可靠運行；4、本專利技術提供的一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，在電壓極性反轉過程中，隔離變壓器原副邊電壓以及VSC端口電壓不受影響；同時滿足LCC-HVDC和VSC-HVDC對接口變換器的運行需求，有助于LCC-HVDC和VSC-HVDC實現互聯。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是：本專利技術實施例中LCC-HVDC和VSC-HVDC的接口DC-DC變換器電路結構圖；圖2是：圖1中所示LCC側接口DC-DC變換器的等效電路圖；圖3是：圖1中所示LCC側接口DC-DC變換器的A相電壓波形圖；圖4是：本專利技術實施例中電壓極性反轉時極限反轉方式下變換器LCC端口的直流電壓波形；圖5是：本專利技術實施例中電壓極性反轉時降壓反轉方式下變換器LCC端口的直流電壓波形。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。本專利技術提供的一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，通過構建模塊化多電平變換器模型進行橋臂電壓調制，從而實現變換器的輸出電壓正負極性反轉；如圖1所示該模塊化多電平變流器模型，包括通過隔離變壓器相連的VSC側變流器和LCC側變流器；VSC側變流器通過VSC端口與高壓直流輸電網的電壓源換流器連接；LCC側變流器通過LCC端口與高壓直流輸電網的電網換相換流器連接；本實施例中VSC端口的額定電壓為800V，LCC端口的額定電壓為900V，變換器容量為30kW；VSC側變流器和LCC側變流器均采用五電平拓撲結構，每個子模塊的電壓為225V；隔離變壓器的額定功率為5kW。圖2示出了模塊化多電平變換器的等效電路圖，ULCC為LCC端口的直流電壓，uau為LCC側變流器的A相上橋臂電壓，ual為A相下橋臂電壓；O為電壓參考點；則：LCC端口的直流電壓ULCC＝uiu+uil(1)；A相交流電壓對A相橋臂電壓進行調制，電壓波形如圖3所示；①：上橋臂電壓和下橋臂電壓分別調制為關于水平直線U＝UN/2上下對稱的正弦波電壓，通過式(1)得到LCC端口的輸出電壓ULCC＝UN，通過式(2)得到A相交流電壓為理想正弦電壓信號；②：上橋臂電壓和下橋臂電壓分別調制為關于水平直線U＝-UN/2上下對稱的正弦波電壓，通過式(1)得到LCC端口的輸出電壓ULCC＝-UN，通過式(2)得到A相交流電壓同樣為理想正弦電壓信號；③：將每相的上橋臂電壓和下橋臂電壓調制為對稱的正弦波電壓時每相橋臂中子模塊的投入個數為所述ui為橋臂電壓值，所述uΔ為橋臂中每個子模塊的電壓值，y＝[x]為取整函數；通過控制A相橋臂電壓在上述工作狀態①和②之間進行轉換，即可實現LCC端口的直流電壓正負極性轉換，從而配合LCC-HVDC網絡潮流反轉時引起的電壓極性反轉。本實施例中變流器LCC端口的直流電壓正負極性轉換包括極限反轉方式和降壓反轉方式；如圖4所示極限反轉方式下變換器LCC端口的直流電壓波形；通過指令控制LCC端口直流電壓極性反轉；如圖所示在0.2s時，變換器主動控制LCC端口直流電壓反轉使得LCC-HVDC潮流反轉；具體為在0.2s時，將電壓給定修改為負值，同時調制時將圖3所示的uau和ual下移至u′au和u′al使得LCC端口直流電壓反轉。如圖5所示降壓反轉方式下變換器LCC端口的直流電壓波形；通過控制LCC端口直流電壓逐步降低到零再逐步反向升高到負額定值的方式實現LCC端口直流電壓極性反轉，能夠平滑電壓突變時對線路的電流沖擊；如圖所示在0.2s時，變換器主動控制LCC端口直流電壓逐步降低到零再逐步反向升高到負額定值；具體為將電壓給定按照階梯波減低到負值，同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，其特征在于，所述方法包括：步驟1：構建模塊化多電平變換器模型；步驟2：通過調整所述模塊化多電平變換器模型中橋臂電壓，實現輸出電壓正負極性反轉。

【技術特征摘要】
1.一種基于模塊化多電平變換器的輸出電壓正負極性反轉方法，其特征在于，所述方法包括：步驟1：構建模塊化多電平變換器模型；所述模塊化多電平變換器模型包括通過隔離變壓器相連的VSC側變流器和LCC側變流器；所述VSC側變流器通過VSC端口與高壓直流輸電網的電壓源換流器連接；所述LCC側變流器通過LCC端口與高壓直流輸電網的電網換相換流器連接；步驟2：通過調整所述模塊化多電平變換器模型中橋臂電壓，實現輸出電壓正負極性反轉；所述步驟2中調整所述橋臂電壓包括：步驟2-1：實時采集LCC側變流器中每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil，并獲取橋臂電壓波形圖；步驟2-2：依據所述橋臂電壓波形圖將所述每相的上橋臂電壓uiu和下橋臂電壓uil分別調制為關于水平直線U＝UN/2上下對稱的正弦波電壓，則LCC端口的輸出電壓ULCC＝UN；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚良忠，蔡旭，朱淼，張建文，孫長江，丁杰，楊波，許曉慧，曹遠志，盧俊峰，李琰，陶以彬，李官軍，崔紅芬，王德順，周晨，劉歡，鄢盛馳，王志冰，孫蔚，胡金杭，馮鑫振，吳婧，朱紅保，李躍龍，
申請(專利權)人：國家電網公司，中國電力科學研究院，上海交通大學，江蘇省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京;11