【技術實現步驟摘要】
本公開總體上涉及一種用于控制模塊化多電平轉換器的轉換器單元的方法，并且涉及一種控制系統。
技術介紹
1、電源轉換器在如可再生能源系統和高壓直流(hvdc)電網系統等各種電氣系統的操作中具有關鍵作用。為了確保設備的安全性、提高系統可靠性和保護關鍵部件，在電源轉換器中實施故障保護。在模塊化多電平轉換器(mmc)中，每個轉換器單元通常具有保護電路，該保護電路被配置為保護單獨的轉換器單元(mmc)并且還用于保護電網系統中的其他部件。
2、用于轉換器單元的保護系統的示例是撬棍電路和旁路開關的組合。撬棍電路通常用作電源轉換器中的保護機構，以在過電壓故障的情況下將輸出電壓快速且有效地鉗位到安全水平。它充當跨轉換器的輸出端子的“短路”路徑，以轉移過量能量并保護所連接的設備。旁路開關通常用于重定向電力流，使得轉換器中的故障部件被旁路。
3、然而，現有的保護系統所提供的轉換器單元的正常運行時間可能太少，并且系統的可靠性也可能太低。因此，仍然需要用于轉換器單元的改進的保護系統。
技術實現思路
1、因此，本公開的目的是提供一種用于控制模塊化多電平轉換器(mmc)的轉換器單元的方法以及一種用于這種轉換器單元的控制系統，從而提供更高的可靠性、更高的可用性和用于處理故障的改善的信息。
2、根據本公開的第一方面，提供了一種用于控制mmc的轉換器單元的方法。所述轉換器單元包括故障響應電路。該方法包括：監測該轉換器單元中的至少一個電流導數di/dt，檢測該轉換器單元中的故障，響應于
3、根據本公開的第二方面，提供了一種控制系統。該控制系統包括mmc的轉換器單元、以及被配置為執行根據第一方面所述的方法的控制單元。該轉換器單元包括：至少一個開關元件分支，該至少一個開關元件分支具有串聯連接的第一開關元件和第二開關元件；以及能量儲存裝置，該能量儲存裝置與所述至少一個開關元件分支并聯連接。該轉換器單元進一步包括：撬棍電路，該撬棍電路并聯連接到所述至少一個開關元件分支；以及第一端子和第二端子，該第一端子和該第二端子連接到該至少一個開關元件分支。
4、mmc拓撲結構廣泛用于寬范圍的應用，如高壓直流(hvdc)系統和statcom。對轉換器單元的保護是避免如短路故障等故障傳播通過系統的至關重要的部分。當轉換器單元中發生故障時，保護系統通常旁路故障轉換器單元并且由此將轉換器單元與mmc斷開連接。此后，可以由操作者在下一維護期的期間更換有故障的轉換器單元。
5、然而，存在具有不同嚴重程度的不同類型的故障。專利技術人的認識是，故障的嚴重程度可以通過電流導數來衡量，并且不太嚴重的類型的故障通常比可能引起嚴重傳播問題的故障更常見。此外，作為本公開的一部分實現的是，較低嚴重程度的故障通常具有比較高嚴重程度的故障更低的電流導數。因此，可以基于電流導數的大小、并且從而基于故障的預期嚴重程度來對故障進行分類。不同類型的故障可能需要不同類型的維護，并且在一些情況下，因為轉換器單元沒有損壞，所以不需要更換轉換器單元。
6、通過測量電流導數并且從而基于測量的電流導數將故障分類為不同類型的故障，將向操作者提供關于系統狀態的改善的信息。通過獲知故障的嚴重程度，可以基于此信息規劃不同類型的維護。因此，可以縮短維護期，并且可以部分地避免現場的故障排除。
7、此外，改善的信息還可以向操作者提供在將轉換器單元重新引入操作之前僅檢查轉換器單元的狀態的選項。然而，應當注意的是，故障的分類不僅可以基于嚴重程度，而且還可以基于其他分類，如例如導致系統的不同后果的不同故障類型。
8、該方法可以進一步包括基于故障的分類來操作故障響應電路。
9、改善的信息還可以向操作者提供由故障響應電路基于故障的分類執行不同的故障響應的選項。如前所述，通常，大多數故障具有較低的嚴重程度。對于被分類為更嚴重的故障，故障響應電路可以被編程為以某種方式操作，而對于被分類為不太嚴重的故障，故障響應電路可以被編程為以另一種方式操作。這允許操作者對故障進行分類并且將故障響應電路設計為以最佳方式針對故障的每種分類進行操作。
10、故障的分類可以通過電流導數是否超過預定閾值來確定。即，故障響應電路可以被編程為在故障超過預定閾值時以一種方式操作，而在電流導數低于預定閾值時以另一種方式操作。預定閾值可以由操作者設置為已知其不太嚴重的水平。電流導數的預定閾值可以在2ka/μs與12ka/μs之間，并且更優選地在4ka/μs與6ka/μs之間。
11、然而，應當注意的是，故障的分類還可以基于電流導數的多個區間來確定，并且也基于電流導數上升的區間來進行分類。由此，故障可以被分類為多于兩個類別。在討論中，將使用兩個分類的示例，但是討論同樣適用于具有較大數量的預定閾值并且因此具有較大數量的分類的系統。
12、操作轉換器單元的故障響應電路可以包括關閉轉換器單元并且激活轉換器單元的撬棍電路。撬棍電路的激活可以基于故障的分類來調節。
13、關閉轉換器單元并且激活撬棍電路是可以如何操作故障響應電路的示例。為了保護該系統，當發生故障時，通常直接關閉轉換器單元。如上所述，撬棍電路是釋放轉換器單元的能量儲存裝置的能量的常用方法。然而，通過基于故障的分類來調節撬棍電路的激活，轉換器單元和操作者將被提供如何操作系統以及針對什么類型的故障使用撬棍電路的靈活性。一些故障可能不需要釋放能量儲存裝置的能量，并且因此可能優選的是不使能量儲存裝置斷電，而對于其他故障，可能需要直接釋放能量儲存裝置的能量。作為示例，如果電流導數超過閾值，則撬棍電路可以釋放能量。
14、操作轉換器單元的故障響應電路可以進一步包括激活轉換器單元的旁路電路。旁路電路的激活還可以基于故障的分類來調節。在這樣的實施例中，第二實施例的控制系統可以包括連接在第一端子與第二端子之間的旁路開關。
15、對于一些故障的分類，可能需要旁路整個轉換器單元，以保護其免受由于故障引起的電流影響。然而，這可能并不是對于所有類型的故障都是必需的，并且通過來自基于電流導數的分類的信息，操作者可以決定不旁路有故障的轉換器單元。當旁路轉換器單元時，可以降低故障傳播的風險。
16、操作轉換器單元的故障響應電路可以進一步包括：重新啟動轉換器單元的操作，并且如果在預設持續時間內檢測到故障，或者如果在關閉期間電流導數接近零，則在故障的電流導數低于預定閾值的情況下修改故障的分類。
17、對于一些類型的故障，重新啟動轉換器單元的操作可能足以減輕故障并使轉換器單元返回正常操作。通過試圖重新啟動轉換器單元的操作，并且如果成功地減輕故障并由此使轉換器單元返回正常操作，則可以提高轉換器單元的可用性。
18、與在發生故障時旁路轉換器單元的現有系統相比，不管故障的嚴重程度如何，重新啟動轉換器單元都可以減輕故障，并且允許轉換器單元在故障嚴重程度較低時保持操作。因為可能更少的轉換器單元本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于控制模塊化多電平轉換器MMC(1)的轉換器單元(10)的方法(100)，所述轉換器單元包括故障響應電路；
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路進一步包括：
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述故障的分類是通過所述電流導數是否超過預定閾值來確定的。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述電流導數的預定閾值在2kA/μs與12kA/μs之間，并且更優選地在4kA/μs與6kA/μs之間。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路進一步包括：
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，通過基于所述電流導數計算電壓信號來執行檢測所述故障。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，基于所確定的電壓信號的幅值來檢測所述故障。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，
11.一種控制系統(2)，包括：
12.根據權利要求11所述的控制系統，其中，所述轉換器單元進一步包括連接在所述第一端子與所述第二端子之間的旁路開關(50)。
13.根據權利要求11或12所述的控制系統，進一步包括用于每個開關元件的柵極驅動元件(62a-62d)，其中，每個柵極驅動元件被配置為控制相應的開關元件并且向所述控制單元提供所述電流導數的測量值。
14.根據權利要求13所述的控制系統，其中，每個柵極驅動元件包括本地控制器，所述本地控制器被配置為對所述故障進行分類并且將所述分類傳送到所述控制單元。
15.根據權利要求13所述的控制系統，其中，每個柵極驅動元件包括本地控制器，所述本地控制器被配置為對所述故障進行分類并且直接操作所述撬棍電路。
16.根據權利要求11至15中任一項所述的控制系統，其中，所述至少一個開關元件分支包括第一開關元件分支和第二開關元件分支(20a，20b)，每個開關元件分支具有串聯連接的第一開關元件(22a，22b)和第二開關元件(24a，24b)，其中，所述第一端子連接在所述第一開關元件分支的第一開關元件與第二開關元件之間，并且所述第二端子連接在所述第二開關分支的第一開關元件與第二開關元件之間。
...【技術特征摘要】
1.一種用于控制模塊化多電平轉換器mmc(1)的轉換器單元(10)的方法(100)，所述轉換器單元包括故障響應電路；
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路進一步包括：
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述故障的分類是通過所述電流導數是否超過預定閾值來確定的。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述電流導數的預定閾值在2ka/μs與12ka/μs之間，并且更優選地在4ka/μs與6ka/μs之間。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，操作所述轉換器單元的故障響應電路進一步包括：
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，通過基于所述電流導數計算電壓信號來執行檢測所述故障。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，基于所確定的電壓信號的幅值來檢測所述故障。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，針對所述轉換器單元的每個開關元件來測量電流導數。
11.一種控制系統...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉博辰，陳楠，M·納瓦茲，T·奧古斯丁，L·赫德斯特羅姆，
申請(專利權)人：日立能源有限公司，
類型：發明
國別省市：
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