br>[0020]基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器的控制方法是:三相交流電通過與高壓輸電線路2相連的并聯變壓器I傳輸至系統，通過所述的基于模塊化多電平換流器的并聯整流側3的整流，將三相交流電整流為直流電，所述的基于模塊化多電平換流器的并聯整流側3采用電壓-電流雙環PI控制，同時采用最近電平逼近的調制方法，直流電通過所述的基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側4逆變為三相交流電，所述的基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側4采用功率外環和電流內環的PI控制方法，三相交流電通過串聯變壓器5被送回高壓輸電線路2，從而完成對系統的電壓、相角和阻抗進行綜合補償的作用。
[0021]本發明基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器與現有潮流控制器相比具有適用電壓等級高，電流諧波小，能夠在短路故障情況下快速限制短路電流的作用，該拓撲增加了電網的安全性，可靠性，能夠給電力系統帶來較大的經濟效益，拓撲結構采用最近電平逼近(NLM)的調制方法，NLM實現方法簡單，開關頻率低，開關損耗小，硬件電路實現簡單，算法簡單，非常適用于子模塊個數很多的MMC。
[0022]當系統運行在穩態情況時，該限流式統一潮流控制器等效為傳統的潮流控制器，串聯逆變側出口的A相相電壓毛刺少，波動小，如圖4所示，波形質量得到了有效提升。當系統運行在暫態情況時，為了驗證所提拓撲的暫態性能，設置系統輸入有功功率P，無功功率Q發生變化，如圖5所示，圖5a顯示了 P，Q的動態跟蹤效果，圖5b則是系統A相上、下橋臂的電流響應情況，可以看出當P，Q發生變化之后，系統的橋臂電流能夠在短時間內迅速響應并達到新的穩定狀態。同時在正常運行情況下，限流器模塊中的所有晶閘管T1~T8的常觸發導通，裝置啟動時，系統首先通過三相橋式整流電路對直流限流電感Zd充電使其電流達到系統交流電流的峰值，隨即進入穩態工作。同一相橋臂的上下兩個晶閘管交替工作180°電角度，任一時刻Τ1~Τ6中有3個處于導通狀態，由于電感的電流源作用，在忽略電阻的情況下，直流電感電流在交流電流峰值水平上保持恒定，其與交流電流的差值由續流管Τ7和Τ8續流。由于續流管的導通，三相橋式整流電路的直流側被短接，亦即限流器模塊交流側節點O處的三個端子等效為短接，限流器模塊呈現零阻抗，整個限流式UPFC裝置等效為常規UPFC對系統的電壓、相角和阻抗進行綜合補償。對UPFC模塊的控制方法也與常規UPFC相同，對限流器模塊的控制僅僅是給所有晶閘管常加觸發脈沖即可，可見限流器模塊的加入并未增加裝置控制的復雜度。
[0023]當裝置安裝點附近(即圖1)中的A處發生短路故障時，短路點電壓突變為零，全部系統電源電壓突然施加到串聯變壓器上，并通過三相橋式電路整流后加到限流器模塊直流偵牝導致直流側電壓突然增大，迫使續流管T7和T8因承受反向電壓而關斷，直流限流電感Zd立即自動串入串聯變壓器副邊回路進而耦合到原邊線路以限制短路電流及其上升率。圖6顯示了短路故障時限流器模塊Zd的電流響應情況，與此同時，當裝置控制系統檢測確認故障后立即采取相應動作，20ms內串聯變壓器副邊的短路電流將自動切斷，整個裝置等效為開路，有效地保護了 UPFC模塊不受短路電流的沖擊而損壞，而且有效解決了 UPFC在系統推廣應用所面臨的短路電流問題，并降低了系統的短路電流水平，圖7顯示了在故障情況下的系統三相電壓響應情況，系統電壓能夠在1ms左右即迅速變為零，有效抑制了其對系統裝置的破壞，為系統安全穩定運行提供了可靠的保證。
【主權項】
1.一種基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器，其特征在于包括:并聯變壓器(1)、高壓輸電線路(2)、基于模塊化多電平換流器的并聯整流側(3)、基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)、串聯變壓器(5)、三相橋式固態限流器(6);并聯變壓器(I)的一端連接高壓輸電線路(2)的一端，并聯變壓器(I)的另一端通過線路與基于模塊化多電平換流器的并聯側(3)相連，基于模塊化多電平換流器的并聯整流側(3)與基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)之間通過直流母線連接，基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)、三相橋式固態限流器(6)分別通過線路與串聯變壓器(5)相連。2.根據權利要求1所述的一種基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器，其特征在于所述的基于模塊化多電平換流器的并聯整流側(3)的子模塊由半H橋構成，子模塊的主要結構由絕緣柵雙極型晶體管構成，用于將三相交流電整流為直流電，并且穩定直流側的母線電壓。3.根據權利要求1所述的一種基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器，其特征在于所述的基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)的子模塊由半H橋構成，子模塊的主要結構由絕緣柵雙極型晶體管構成，用于將直流電逆變為三相交流電，并且向系統輸出經過調節后的電壓。4.據權利要求2或3所述的一種基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器，其特征在于所述的模塊化多電平換流器中的子模塊數量為N，N可以為任何有實際意義的正整數。5.一種使用如權利要求1所述基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器的控制方法，其特征在于三相交流電通過與高壓輸電線路(2)相連的并聯變壓器(I)傳輸至系統，通過所述的基于模塊化多電平換流器的并聯整流側(3)的整流，將三相交流電整流為直流電，所述的基于模塊化多電平換流器的并聯整流側(3)采用電壓-電流雙環PI控制，同時采用最近電平逼近的調制方法，直流電通過所述的基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)逆變為三相交流電，所述的基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側(4)采用功率外環和電流內環的PI控制方法，三相交流電通過串聯變壓器(5)被送回高壓輸電線路(2)，從而完成對電網的電壓、相角和阻抗進行綜合補償的作用。
【專利摘要】本發明公開了一種基于模塊化多電平換流器的限流式統一潮流控制器及方法。并聯變壓器的一端連接高壓輸電線路的一端，并聯變壓器的另一端通過線路與基于模塊化多電平換流器的并聯整流側相連，基于模塊化多電平換流器的并聯整流側與基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側之間通過直流母線連接，基于模塊化多電平換流器的串聯逆變側、三相橋式固態限流器分別通過線路與串聯變壓器相連。本發明具有可擴展性強，輸出波形良好，冗余容錯能力強等優勢，可擴展的電平數通過合適的調制方式可以大幅提高輸出電壓的波形質量，提高了系統的可靠性和穩定性，同時系統具有短路限流的功能。
【IPC分類】H02M7/219, H02J3/36, H02J3/01, H02M7/5387
【公開號】CN105186551
【申請號】CN201510581688
【發明人】江道灼, 周洋, 尹瑞, 梁一橋
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月14日