一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于高壓直流輸電、特高壓直流輸電領(lǐng)域，特別涉及一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組電流控制時閥組電壓控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電設(shè)備將交流電流通過換流器轉(zhuǎn)換為直流電流并且傳輸?shù)搅硪粋€換流器，將直流電流又轉(zhuǎn)換為交流電流。采用的換流器通常包括一個由可控功率半導體組成的閥組，每個閥組的功率半導體互相連接成六脈動或十二脈動橋。通常僅設(shè)置一個閥組用于電能傳輸，然而在一些應(yīng)用中會需要互相串聯(lián)多個這樣的閥組。
[0003]如果閥組互相串聯(lián)，則流過每個閥組的功率半導體的電流是相同的。如果每個閥組設(shè)置一個電流調(diào)節(jié)單元，每個電流調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)共同的直流電流，由于存在測量誤差和調(diào)節(jié)誤差，每個電流調(diào)節(jié)單元輸出的觸發(fā)角不相同，相應(yīng)閥組的電壓將會產(chǎn)生振蕩，可能會導致兩個閥組的電壓差別較大，閥組所連接的換流變壓器分接頭會頻繁動作。
[0004]解決此問題的現(xiàn)有技術(shù)之一是串聯(lián)閥組在所謂的極層面設(shè)置一個共同的電流調(diào)節(jié)單元，其中該共同的電流調(diào)節(jié)單元輸出的觸發(fā)角傳輸?shù)矫總€串聯(lián)的閥組?？蛇x地，此共同的電流調(diào)節(jié)單元可設(shè)置在主控閥組，從控閥組采用主控閥組傳送過來的觸發(fā)角。串聯(lián)閥組若連接到同一個交流電網(wǎng)，由于交流系統(tǒng)和換流變壓器參數(shù)等相同，相同的電流調(diào)節(jié)單元輸出的控制信號基本可以保證串聯(lián)閥組的電壓平衡。串聯(lián)閥組若連接到不同交流電網(wǎng)，由于交流系統(tǒng)和換流變壓器參數(shù)等不同，相同的電流調(diào)節(jié)單元輸出的控制信號不能調(diào)節(jié)串聯(lián)閥組的電壓平衡，雖然可以借助換流變壓器分接頭來縮小電壓差，但是動態(tài)響應(yīng)速度變差并且無法消除換流變壓器分接頭調(diào)節(jié)步長內(nèi)對應(yīng)的電壓差。
[0005]解決此問題的現(xiàn)有技術(shù)之二是將串聯(lián)閥組的每個閥組的電流調(diào)節(jié)單元與電壓平衡單元相結(jié)合，將電流調(diào)節(jié)誤差和串聯(lián)閥組之間的電壓差同時引入一個PI調(diào)節(jié)器，用于電流控制和平衡串聯(lián)閥組的電壓。此方法對于串聯(lián)閥組連接到相同的交流電網(wǎng)或不同的交流電網(wǎng)，都可實現(xiàn)串聯(lián)閥組的電壓平衡，但是當電壓采集單元出現(xiàn)故障并且電壓平衡單元退出后，串聯(lián)閥組無法調(diào)節(jié)共同的直流電流。
[0006]上述兩種方案不能實現(xiàn)串聯(lián)閥組之間的電壓不平衡調(diào)節(jié)控制。在直流輸電系統(tǒng)中，存在串聯(lián)閥組之間電壓調(diào)節(jié)的需求；如在高、低壓閥組連接不同電壓等級的交流電網(wǎng)的特高壓直流輸電場合，如果可以調(diào)節(jié)高、低壓閥組之間的電壓，則可以滿足高、低壓閥組所連接的不同交流電網(wǎng)的功率需求，一定程度上實現(xiàn)了所連接的不同交流電網(wǎng)功率的解耦控制。現(xiàn)有技術(shù)卻不能滿足，因為各串聯(lián)閥組電壓基本平衡、串聯(lián)的電流相同，使得各串聯(lián)閥組的功率基本相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組控制裝置，用于調(diào)節(jié)具有兩個及以上由分別具有可控的功率半導體的閥組組成的串聯(lián)電路的高壓直流輸電設(shè)備采用電流控制時的閥組電壓，可實現(xiàn)串聯(lián)閥組電壓的平衡或不平衡控制。
[0008]本發(fā)明的解決方案是:一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組控制裝置，用于調(diào)節(jié)具有兩個或兩個以上由分別具有可控的功率半導體的閥組串聯(lián)組成的高壓直流輸電設(shè)備，其特征在于，對于每個閥組設(shè)置一個電流調(diào)節(jié)單元和一個電壓調(diào)節(jié)單元，電流調(diào)節(jié)單元用于控制流過與其對應(yīng)的閥組的直流電流，電壓調(diào)節(jié)單元用于控制與其對應(yīng)的閥組兩端電壓；串聯(lián)的閥組中選擇一個作為主控閥組，其他作為從控閥組；主控閥組選取電流調(diào)節(jié)單元輸出的觸發(fā)角進行控制，從控閥組選取電壓調(diào)節(jié)單元輸出值取決于符號地應(yīng)用到主控閥組傳送過來的觸發(fā)角后得到的觸發(fā)角進行控制。
[0009]上述方案中，兩個或兩個以上串聯(lián)的閥組同時工作時，只有一個閥組為主控閥組，其余的閥組為從控閥組；當主控閥組存在嚴重故障或退出運行時，其中一個無故障的從控閥組變?yōu)橹骺亻y組，剩余的從控閥組仍為從控閥組。
[0010]上述方案中，所述的主控閥組傳送過來的觸發(fā)角是從控閥組通過控制裝置之間直接或間接通訊得到。
[0011]上述方案中，所述的電流調(diào)節(jié)單元與閥組電流采集單元相連，每個所述閥組電流采集單元對應(yīng)于一個閥組并且用于確定流過該閥組的電流；所述的電壓調(diào)節(jié)單元與閥組電壓采集單元相連，每個所述閥組電壓采集單元對應(yīng)于一個閥組并且用于確定在對應(yīng)的閥組上降落的閥組電壓。
[0012]上述方案中，所述的電壓調(diào)節(jié)單元具有減法器，所述減法器的參考電壓輸入為:選擇主控閥組的電壓或不平衡參考電壓；所述減法器的測量電壓輸入為:與其相連的閥組電壓采集單元輸出的電壓。
[0013]上述方案中，所述的電壓調(diào)節(jié)單元具有一個PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器的輸出取決于符號地應(yīng)用到主控閥組傳送過來的觸發(fā)角后輸出；符號的正、負由觸發(fā)角和閥組電壓關(guān)系確定。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組控制裝置，通過對主控閥組進行電流控制，從控閥組選取電壓調(diào)節(jié)單元輸出值取決于符號地應(yīng)用到主控閥組傳送過來的觸發(fā)角后得到的觸發(fā)角來調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了串聯(lián)閥組電流控制時閥組之間的電壓調(diào)節(jié)，來滿足不同閥組的功率調(diào)節(jié)需求。
【附圖說明】
[0015]圖1為高壓直流輸電多個串聯(lián)閥組的換流器；
[0016]圖2為按照本發(fā)明的裝置的實施例。
【具體實施方式】
[0017]對于每個閥組設(shè)置一個電流調(diào)節(jié)單元和一個電壓調(diào)節(jié)單元，電流調(diào)節(jié)單元用于控制流過與其對應(yīng)的閥組的直流電流，電壓調(diào)節(jié)單元用于控制與其對應(yīng)的閥組兩端電壓。串聯(lián)閥組中選擇一個作為主控閥組，其他作為從控閥組；主控閥組選取電流調(diào)節(jié)單元輸出的觸發(fā)角進行控制，用于控制流過串聯(lián)電路的電流；從控閥組選取電壓調(diào)節(jié)單元輸出值取決于符號地應(yīng)用到主控閥組傳送過來的觸發(fā)角后得到的觸發(fā)角進行控制；電壓調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)串聯(lián)閥組的電壓，其輸出值根據(jù)直流電壓指令值與直流電壓測量值比較經(jīng)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。
[0018]按照本發(fā)明，在串聯(lián)閥組運行模式下，主控閥組進行電流調(diào)節(jié)，從控閥組通過控制裝置之間直接或間接通訊接收主控閥組的電流調(diào)節(jié)單元輸出的觸發(fā)角。為了調(diào)節(jié)閥組之間的電壓，在從控閥組啟用了其中設(shè)置的電壓調(diào)節(jié)單元，該電壓調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生輸出信號，并取決于符號地應(yīng)用到接收自主控閥組的觸發(fā)角后應(yīng)用于閥組的電壓控制；該控制信號僅作用于對應(yīng)的從控閥組。
[0019]電壓調(diào)節(jié)單元的參考電壓輸入:a、若選擇為主控閥組的電壓，則實現(xiàn)串聯(lián)閥組在每個閥組上降落相同的電壓，即閥組電壓平衡調(diào)節(jié)；b、若選擇為不平衡參考電壓，則實現(xiàn)串聯(lián)閥組在每個閥組上降落不同的電壓，即閥組電壓不平衡調(diào)節(jié)。從控閥組的電壓為不平衡參考電壓，主控閥組的電壓為總直流電壓減去每個從控閥組的電壓。
[0020]為了能夠產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，電流調(diào)節(jié)單元的測量電流輸入與分別對應(yīng)于一個閥組的電流采集單元相連。電流采集單元的測量信號被傳輸?shù)诫娏髡{(diào)節(jié)單元，參考電流輸入與測量電流輸入經(jīng)減法器后連接PI調(diào)節(jié)器并輸出信號。電壓調(diào)節(jié)單元的測量電壓輸入與分別對應(yīng)于一個閥組的電壓采集單元相連。電壓采集單元的測量信號被傳輸?shù)诫妷赫{(diào)節(jié)單元，參考電壓輸入與測量電壓輸入經(jīng)減法器后連接PI調(diào)節(jié)器并輸出信號，PI調(diào)節(jié)器的輸出取決于符號地應(yīng)用到主控閥組傳送過來的觸發(fā)角后輸出，以這種方式可以實現(xiàn)局部的電壓調(diào)節(jié)。上述符號的正、負由觸發(fā)角和閥組電壓關(guān)系確定，若閥組電壓和觸發(fā)角為增函數(shù)關(guān)系，則符號為正；若閥組電壓和觸發(fā)角為減函數(shù)關(guān)系，則符號為負。電壓調(diào)節(jié)范圍需要視串聯(lián)閥組的每個閥組耐壓值和閥組所連接的換流變壓器絕緣、容量、分接頭調(diào)節(jié)范圍等而定。
[0021]當主控閥組存在嚴重故障，主控閥組變?yōu)閺目亻y組，其中一個無故障的從控閥組變?yōu)橹骺亻y組；當主控閥組退出運行時，其中一個無故障的從控閥組變?yōu)橹骺亻y組，剩余的從控閥組仍為從控閥組。如果只有一個閥組工作，則此閥組為主控閥組。
[0022]一種高壓直流輸電串聯(lián)閥組控制裝置，按照上述方法調(diào)節(jié)具有兩個或兩個以上由分別具有可控的功率半導體的閥組組成的串聯(lián)電路。所述功率半導體是不可關(guān)斷的晶閘管。
[0023]借助以下附圖對本發(fā)明的實施例進行描述，其中，相同的組件使用相同的附圖標記。圖1示出了換流器11，其通過直流線路6與另一個換流器(圖中未示出)相連。換流器11具有兩個由閥組4組成的串聯(lián)電路10，這些閥組分別可以通過直流開關(guān)5跨接。閥組4為十二脈動三相橋式電路，也就是包括兩個互相串聯(lián)連接的六脈動橋4a和4b，其分別與高壓直流輸電變壓器3相連。此外，高壓直流輸電變壓器3具有一個與交流電網(wǎng)I相連的初級繞組3a。要指出的是，交流電網(wǎng)是三相的