一種提高直流輸電換相能力的大容量半控型子模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提高直流輸電換相能力的大容量半控型子模塊，屬輸配電技術領域。
【背景技術】
[0002]電網換相高壓直流輸電(Line-Commutated-ConverterHigh Voltage DirectCurrent, LCC-HVDC)憑借其在遠距離大容量輸電、有功功率快速控制等方面的優勢在世界范圍內得到了廣泛應用；但由于其采用不能自關斷的晶閘管作為換流器件，需要一定強度的交流系統提供換相電壓，這使其具有一定的局限性，突出表現為換相失敗問題。
[0003]在換相過程剛結束時，若剛退出導通的閥在反向電壓作用的一段時間內未能恢復正向電壓阻斷能力，或換相過程未能結束，則電壓轉向后，被換相的閥將向原來預定退出導通的閥倒換相，發生換相失敗。
[0004]面對傳統直流輸電換相失敗問題，有文獻從系統控制策略方面進行研究，有文獻從換流器外部拓撲進行研究，很少從LCC換流器內部結構對其進行改進，改善其換相過程。
[0005]因此，提供一種能夠提高傳統直流輸電換相能力的拓撲，使得LCC-HVDC能夠防御住大部分對稱及不對稱故障，有效地降低了換相失敗發生概率顯得尤為重要。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的不足，本發明提出一種適用于串入LCC-HVDC閥臂的大容量半控型子模塊拓撲結構。它由晶閘管和電容器構成，從提高LCC-HVDC系統閥臂電壓可控性角度增大換相電壓裕度。
[0007]實現上述目的所采用的解決方案為:
一種串入半控型子模塊的LCC-HVDC拓撲結構，其改進之處在于:所述拓撲結構為在六脈動換流器的閥臂上串聯半控型子模塊；
進一步的，所述半控型子模塊包括電容和依次連接的由晶閘管組成的器件組。
[0008]進一步的，所述器件組的數目為二 ；所述晶閘管的數目分別為二 ；
進一步的，所述器件組的器件組一的晶閘管由連接端P到連接端N依次是器件組一的晶閘管一的陽極，器件組一的晶閘管一的陰極，器件組一的晶閘管二的陽極，器件組一的晶閘管二的陰極，所述器件組的器件組二的所述的兩個晶閘管的布置順序與期間組一的相同；
所述電容的兩端分別連接在所述器件組一的兩個晶閘管之間和所述器件組二的兩個晶閘管之間。
[0009]進一步的，電流從連接端P流向連接端N時，所述半控型子模塊的工作模態包括:
A、工作模態1，電流通路為:連接端P-器件組一的晶閘管一-電容-器件組二的晶閘管二 -連接端N ；
B、工作模態2，電流通路為:連接端P-器件組一的晶閘管一-器件組一的晶閘管二-連接端N或者連接端P-器件組二的晶閘管一-器件組二的晶閘管二 -連接端N ;
C、工作模態3，電流通路為:連接端P-器件組二的晶閘管一-電容-器件組一的晶閘管二 -連接端N。
[0010]進一步的，當子模塊電容電壓低于初始給定值時且閥臂處于開通過程(閥臂從關斷到導通過程)時，子模塊運行于工作模態I;
當閥臂處于交流系統正常或故障時的非關斷過程且電容電壓滿足初始給定值時，子模塊運行于工作模態2 ;
當交流系統故障且閥臂處于關斷過程(閥臂從導通到關斷過程)時，子模塊處于工作模態3。
[0011]進一步的，當所述半控型子模塊處于所述工作模態一時，若其電容電壓達到額定值，則立刻切換為工作模態二，使電容被旁路，電容電壓保持不變。
[0012]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
1、本發明提供的LCC-HVDC拓撲結構，適用于傳統高壓直流輸電，可以降低直流輸電發生換相失敗的概率，提高了交直流系統運行的穩定性。
[0013]2、本發明提供的LCC-HVDC拓撲結構，在換流閥正常工作時電容器不投入使用，延長電容使用壽命，同時不會產生諧波。
[0014]3、本發明提供的LCC-HVDC拓撲結構，在包括換相失敗在內的各工況下不會對換相過程造成負面影響，也不會因電容的接入給LCC換流器帶來過壓問題。
[0015]4、閥臂串入大容量半控型子模塊的LCC-HVDC能夠防御住大部分對稱及不對稱故障。
[0016]本發明提出的一種輸出電壓靈活可控的大容量半控型橋式子模塊拓撲結構，串聯于LCC-HVDC各相閥臂，根據系統不同的運行工況，動態調節子模塊的工作狀態，實現在交流系統故障時為LCC換相提供輔助換相電壓，弱化LCC-HVDC對交流系統的依賴。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明提供的大容量半控型子模塊拓撲結構；
圖2為本發明提供的子模塊的三種工作模態；
圖3為本發明提供的子模塊故障前后觸發脈沖序列及電壓電流變化。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0019]本發明提出一種適用于串入LCC-HVDC閥臂的大容量半控型子模塊拓撲結構。它由晶閘管和電容器構成，從提高LCC-HVDC系統閥臂電壓可控性角度增大換相電壓裕度。
[0020]如圖1所示，是一種串入半控型子模塊的LCC-HVDC拓撲結構，所述拓撲結構為在六脈動換流器的閥臂上串聯半控型子模塊；所述半控型子模塊包括電容和依次連接的由晶閘管組成的器件組。所述器件組的數目為二 ；所述晶閘管的數目分別為二 ；所述器件組的器件組一的晶閘管由連接端P到連接端N依次是器件組一的晶閘管一的陽極，器件組一的晶閘管一的陰極，器件組一的晶閘管二的陽極，器件組一的晶閘管二的陰極，所述器件組的器件組二的所述的兩個晶閘管的布置順序與期間組一的相同；所述電容的兩端分別連接在所述器件組一的兩個晶閘管之間和所述器件組二的兩個晶閘管之間。
[0021]六脈動換流器的六個閥臂上串聯一個或多個所述可控子模塊。改變所述可控子模塊的工作狀態輔助換相，提高直流輸電系統抵御換相失敗的能力。六個閥臂上還包括串聯的晶閘管組，分別為 VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。
[0022]圖2是表示半控型子模塊的工作模態，電流從連接端P流向連接端N時，所述半控型子模塊的工作模態包括:
A、工作模態1，電流通