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专利号: 202010459255X
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有故障切除能力的三端口直流潮流控制器拓扑结构,其特征在于:若干个全桥型子模块、桥臂电感L1、超高速机械开关、负载转移支路相连组成桥臂单元,所有桥臂单元的一端直接相连成为公共节点,该公共节点再与直流电网的节点相连,桥臂单元的另一端经平波电抗器接入直流电网线路中,而且相邻桥臂单元之间通过反并联晶闸管和电容C1连接,母线转移支路由电容C3和晶闸管组成,连接公共节点和电容C1,电容C1和C3均并联避雷器,可根据电能质量和控制效果的要求调整单个桥臂中子模块的数量,故T-PFCCB具有良好的拓展性;

①令T-PFCCB桥臂的输出电压如式(1)所示

式中,UMi为MMC两端电压,UMiDC和UMiAC为MMC两端电压的直流分量和交流分量幅值,二者分别起到控制电网潮流和自身功率平衡的作用,θi为交流分量的初相角,i为桥臂编号;

②直流电压UMiDC生成:根据直流电网网孔KVL和定功率换流站KCL,可得线路电流与直流电压UMiDC的关系,如式(2)、(3)所示A=(R12+R13+R23)(R14+R34)+R13(R12+R23)                     (3)式中:Iij和Rij为直流电网内线路电流和电阻,I2、I3、I4为换流站电流;

③T-PFCCB必须能够保持自身功率平衡,则有:

I12UM1DC+I13UM2DC+I14UM3DC=0                            (4)设定直流电网中线路电流,并把直流线路电流值代入式(2)和式(4),即得到UMiDC;

④交流电压UMiAC生成:

令MMC桥臂的交、直流功率相互抵消,直流功率为:

PMiDC=-PMiAC=IMiDC·UMiDC                      (5)式中,PMiDC为MMC桥臂直流功率,PMiAC为MMC桥臂交流功率,IMiDC为MMC桥臂电流的直流分量;MMC桥臂单元的交流功率为:式中:M=ω2L1C1,ω为角频率;

以端口电压之差最小为目标获得最优解得到UMiAC,目标函数见式(7)

式中:UMjmax=|UMjDC|+|UMjAC|,为第i个端口的电压最大值;

获得直流电压UMiDC和交流电压UMiAC,将二者相加即可得到T-PFCCB的潮流控制参数。

2.根据权利要求1所述的具有故障切除能力的三端口直流潮流控制器拓扑结构,其特征在于:三端口直流潮流控制器的故障切除方法:①线路故障时,T-PFCCB按下述动作:继电保护检测到直流故障,立即闭锁故障线路中的子模块和负载转移开关,旁路其他桥臂的子模块,流经故障线路的电流迅速减小至零,为超快速机械开关提供开断条件,超快速机械开关逐渐打开,2ms后,超快速机械开关完全跳开,故障电流快速给转移支路电容充电,同时,中断反并联晶闸管的持续导通信号,因晶闸管为半控元件,故障方向的晶闸管仍会通过故障电流,电容被充电至避雷器的动作值时,避雷器投入电路,故障电流逐渐减小,并于切除故障;

②母线故障时,T-PFCCB按下述动作:检测到故障,闭锁所有桥臂中的全桥型子模块以及负载转移开关,并导通母线转移支路中的晶闸管,此时,桥臂呈现高阻抗状态,故障电流逐渐转移至母线转移支路中的电容C3,所有超快速机械开关在零电流、低电压的条件下逐渐打开,所有UFD完全跳开后,故障电流给电容C3快速充电,电容C3被充电至避雷器的动作值时,避雷器投入电路,故障电流逐渐减小。