一種混合直流輸電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合直流輸電系統(tǒng)，屬于高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)（又稱電網(wǎng)換相換流器高壓直流輸 電系統(tǒng)，LineCommutatedConverterBasedHighVoltageDirectCurrent，LCC-HVDC) 的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。LCC-HVDC系統(tǒng)目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于海底電纜送電、大容量遠(yuǎn)距 離輸電以及異步電網(wǎng)背靠背互聯(lián)等場(chǎng)合。但是，LCC-HVDC系統(tǒng)存在著的逆變站換相失敗、 無法對(duì)弱交流系統(tǒng)供電、運(yùn)行過程中需要消耗大量無功功率等缺陷，在一定程度上制約它 的發(fā)展。
[0003] 近年來以全控型電力電子器件為基礎(chǔ)的電壓源型換流器高壓直流輸電（Voltage SourceConverterBasedHighVoltageDirectCurrent，VSC-HVDC)因其可獨(dú)立控制有功 無功功率、不存在換相失敗、可為無源孤島供電等諸多優(yōu)點(diǎn)得到學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的青睞。作 為VSC-HVDC拓?fù)涞囊环N，MMC-HVDC具備VSC-HVDC所有的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，因MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 特點(diǎn)，MMC-HVDC系統(tǒng)還具備開關(guān)頻率較低、開關(guān)損耗小、無需交流濾波器組和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu) 點(diǎn)，這使得其可以運(yùn)用于高直流電壓、大功率輸電的場(chǎng)合。但是，MMC-HVDC系統(tǒng)造價(jià)昂貴、 無法有效地處理直流故障等缺點(diǎn)卻制約其在長(zhǎng)距離大功率輸電場(chǎng)合的運(yùn)用。
[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，混合直流輸電技術(shù)成為新的研宄熱點(diǎn)?；旌现绷鬏旊?技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)LCC-HVDC技術(shù)成熟、成本低的特點(diǎn)以及VSC-HVDC無換相失敗，控制靈活， 拓展性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)輸電的同時(shí)，能夠有效改善目前常規(guī)直流輸電受端的換相 失敗等問題，在柔性直流尚不具備與常規(guī)直流相當(dāng)?shù)妮旊娙萘康默F(xiàn)狀下，是一種具備較高 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化配置方案。但是該混合直流輸電技術(shù)作為一項(xiàng)全新的技術(shù)，目前世界范 圍內(nèi)仍處于研宄起步階段，國內(nèi)關(guān)于混合直流輸電技術(shù)的研宄也起步較晚，目前現(xiàn)有技術(shù) 中并沒有一種有效地混合直流輸電系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種混合直流輸電系統(tǒng)，同時(shí)具有LCC-HVDC的技術(shù)成熟、成 本低的特點(diǎn)以及VSC-HVDC的無換相失敗，控制靈活，拓展性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種混合直流輸電系統(tǒng)，該混合直流輸電系 統(tǒng)為雙極結(jié)構(gòu)，包括正極換流變壓器和正極換流器、負(fù)極換流變壓器和負(fù)極換流器，所述雙 極結(jié)構(gòu)中，其中一極換流器為由MMC子模塊構(gòu)成的MMC換流器，另一極為由至少一個(gè)LCC構(gòu) 成的LCC換流器系統(tǒng)。
[0007] 所述MMC中的橋臂中包括半橋子模塊、全橋子模塊和/或鉗位雙子模塊。
[0008] 所述MMC中的每個(gè)橋臂均由半橋子模塊和全橋子模塊以一比一的比例級(jí)聯(lián)構(gòu)成。
[0009] 所述MMC的子模塊中，至少一個(gè)子模塊為一個(gè)混合雙子模塊，所述混合雙子模塊 包括4個(gè)功率模塊：1'1、12、13、14和2個(gè)電容：(：1、02，所述1'1的陽極連接所述14的陽極， 所述T2的陰極連接T3的陰極，所述Tl的陰極連接所述T2的陽極，所述T4的陰極通過所 述電容C2連接所述T3的陽極，所述Tl和T4的連接點(diǎn)與所述T2和T3的連接點(diǎn)之間連接 所述電容Cl，所述Tl和T2的連接點(diǎn)為所述混合雙子模塊的一個(gè)端口，所述C2和T4的連接 點(diǎn)為所述混合雙子模塊的另一個(gè)端口。
[0010] 所述功率模塊為IGBT模塊，所述功率模塊的陽極為IGBT模塊的集電極，所述功率 模塊的陰極為IGBT模塊的發(fā)射極。
[0011] 所述混合直流輸電系統(tǒng)還包括無功補(bǔ)償裝置，所述無功補(bǔ)償裝置連接交流電網(wǎng)。
[0012] 所述混合直流輸電系統(tǒng)還包括交流濾波裝置，所述交流濾波裝置連接交流電網(wǎng)。
[0013] 本發(fā)明提供了一種較為新穎的混合直流輸電系統(tǒng)，其不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，而且還 能結(jié)合LCC和MMC的各自優(yōu)點(diǎn)并克服各自缺點(diǎn)：利用MMC的有功無功獨(dú)立調(diào)節(jié)能力來調(diào)節(jié) 交流電壓，從而增加LCC的最大傳輸有功功率能力并減小其換相失敗的可能；而且MMC中可 以根據(jù)實(shí)際需要接入各種類型的子模塊，控制更加靈活多變，在直流側(cè)發(fā)生故障時(shí)可以控 制其直流端輸出零電壓，從而克服普通MMC無法有效處理直流故障的缺點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014] 圖1是混合直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是電網(wǎng)換相換流器LCC的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3是模塊混合型模塊化多電平換流器MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4是半橋子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖5是全橋子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖6是混合雙子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不意圖；
[0020] 圖7-1是混合子模塊正常工作模式下的第一種工作狀態(tài)示意圖；
[0021] 圖7-2是混合子模塊正常工作模式下的第二種工作狀態(tài)示意圖；
[0022] 圖7-3是混合子模塊正常工作模式下的第三種工作狀態(tài)示意圖；
[0023] 圖7-4是混合子模塊正常工作模式下的第四種工作狀態(tài)示意圖；
[0024] 圖8-1是混合子模塊閉鎖模式下的其中一種工作狀態(tài)不意圖；
[0025] 圖8-2是混合子模塊閉鎖模式下的另一種工作狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 如圖1所示，該混合直流輸電系統(tǒng)包括電網(wǎng)換相換流器LCC、模塊化多電平換流器 MMC、換流變壓器、交流濾波器組ACF、交流無功補(bǔ)償裝置組、直流平波電抗器、直流濾波器 DCF。LCC和MMC構(gòu)成雙極結(jié)構(gòu)，交流電網(wǎng)上還連接交流濾波器組ACF和交流無功補(bǔ)償裝置。
[0029] 交流無功補(bǔ)償裝置可以為并聯(lián)電容器，也可以為并聯(lián)電抗器、靜止無功補(bǔ)償裝置 和調(diào)相機(jī)中的一種，它與交流濾波器組ACF、MMC配合，共同為L(zhǎng)CC提供無功補(bǔ)償。
[0030] 電網(wǎng)換相換流器的兩個(gè)直流端之間連接直流濾波器DCF，電網(wǎng)換相換流器的直流 負(fù)極端與模塊化多電平換流器的直流正極端連接，連接點(diǎn)與電網(wǎng)換相換流器的直流負(fù)極端 之間和連接點(diǎn)與模塊化多電平換流器的直流正極端之間均串接有開關(guān)，并且該接點(diǎn)通過開 關(guān)MRTB接地。電網(wǎng)換相換流器的直流正極端為該混合直流輸電系統(tǒng)的直流正極端，模塊化 多電平換流器的直流負(fù)極端為該混合直流輸電系統(tǒng)的直流負(fù)極端，該混合直流輸電系統(tǒng)的 兩個(gè)直流正負(fù)極線路上均串接有直流平波電抗器。
[0031] 最基本的LCC是由半控型的晶閘管為基礎(chǔ)構(gòu)成的三相橋式電路，但是LCC可以是6 個(gè)橋臂構(gòu)成的6脈波換流器，也可以是由兩個(gè)6脈波換流器組成的12脈波換流器，還可以 是由多個(gè)6脈波換流器組成的多脈波換流器，如圖2所示，給出了一種LCC的實(shí)施方式。也 就是說，該LCC可以是一個(gè)最基本的三相橋式電路，也可以由多個(gè)三相橋式電路組合構(gòu)成。
[0032] MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，該MMC由三相六橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂都由半橋拓?fù)渥?模塊和全橋拓?fù)渥幽K以一比一的比例級(jí)聯(lián)組成，同時(shí)每個(gè)橋臂均還串聯(lián)有橋臂電抗器L。 在該MMC的交流側(cè)，與LCC相同的交流電網(wǎng)系統(tǒng)依次通過換流變壓器和軟啟電阻裝置連接 該MMC的三相橋式電路的交流側(cè)。
[0033] 該MMC中的半橋子模塊和全橋子模塊以全控型電力電子器件如IGBT為基礎(chǔ)構(gòu)成， 其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。
[0034] 該混合直流輸電系統(tǒng)工作時(shí)，LCC和MMC同時(shí)接入一個(gè)交流系統(tǒng)，形成了混合多饋 入直流輸電系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)