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1、(10)申请公布号 CN 102739030 A (43)申请公布日 2012.10.17 C N 1 0 2 7 3 9 0 3 0 A *CN102739030A* (21)申请号 201210230874.7 (22)申请日 2012.07.04 H02M 1/36(2007.01) (71)申请人浙江省电力试验研究院技术服务中 心 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖新村 八小区 (72)发明人陆翌 (74)专利代理机构浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 代理人张建青 (54) 发明名称 一种全桥型MMC-HVDC的启动方法 (57) 摘要 本发明公开了一种全桥型MMC。
2、-HVDC的启动 方法。目前HB-MMC-HVDC的“两段式”启动方法 不能直接应用于FB-MMC。本发明采用的技术方 案为：启动方法分为不控启动阶段和可控启动 阶段；在不控启动阶段，通过控制子模块触发脉 冲和串联限流电阻实现电容预充电并保证充电 阶段不产生过流，不控启动阶段结束时将限流电 阻短路；在可控启动阶段，利用全桥型MMC触发 系统，通过定直流电压控制使直流电压上升至额 定电压，完成启动过程。本发明保证了全桥型 MMC-HVDC在不控启动阶段实现电容从交流系统 取能充电，同时避免了直流电缆承受巨大的电压 变化率，在可控启动阶段使直流电压升至额定直 流电压值。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种全桥型MMC-HVDC的启动方法，其特征在于：启动方法分为不控启动阶段和可控 启动阶段；在不控启动阶段，通过控制子模块触发脉冲和串联限流电阻实现电容预充电并 保证充电阶段不产生过流，不控启动阶段结束时将限流电阻短路；在可控启动阶段，利用全 桥型MMC触发系统，通过定直流电压控制使直流电压上升至额定电压，完成启动过程。 2.根据权利要求1所述的全桥型MMC-HVDC的启动方法，其特征在于，通过控制子模 块触发脉冲实现电容预充电的具。
4、体要求如下：在不控启动阶段，规定六个桥臂的桥臂电流 正方向为自上向下，当桥臂电流I arm 0时，令其全部全桥子模块输出正电压；当桥臂电流 I arm 0时，令其全部全桥子模块 （FBSM）输出正电压；当桥臂电流I arm 0时，令其全部全桥子模块输出电压为0，直至直流电 压升高至交流侧线电压峰值。 0009 可控启动阶段通过定直流电压控制使直流电压上升至额定电压的具体要求如下： 换流器的触发脉冲由主控制器决定，换流器直流母线电压在定直流电压控制模式下，从最 大值U dcmax 逐步上升至额定值U ref ，电缆缓慢被充电，保证系统的安全性，最终完成启动过程。 说 明 书CN 10273903。
5、0 A 2/3页 4 0010 本发明保证了全桥型MMC-HVDC在不控启动阶段实现电容从交流系统取能充电， 同时避免了直流电缆承受巨大的电压变化率，在可控启动阶段使直流电压升至额定直流电 压值。 附图说明 0011 图1为全桥型MMC-HVDC的拓扑结构。 0012 图2为半桥子模块（HBSM）拓扑结构。 0013 图3为FBSM拓扑结构。 0014 图4a为IGBT闭锁时HBSM子模块的充电回路。 0015 图4b为IGBT闭锁时FBSM子模块的充电回路。 0016 图5为A、B相间的RLC等效电路。 0017 图中各符号：图1中，A,B,C,表示换流器交流侧三相；SM1，SM2，SMn表。
6、示换流 器某桥臂中第1,2,n个子模块；L s 表示桥臂电抗器；U dc 表示换流器正负极直流母线间的 电压差；S表示上桥臂，X表示下桥臂。 0018 图2中，T1，T2，T3，T4分别表示FBSM中四个IGBT，D1，D2，D3,D4分别表示相应 IGBT的反并联二极管；C 0 表示FBSM中电容器；U c 表示电容电压；U SM 表示子模块端口输出电 压。 0019 图3中，T1，T2，分别表示HBSM上下两个IGBT，D1，D2，分别表示相应IGBT的反并 联二极管；C 0 表示HBSM电容器；U c 表示子模块电容电压；U SM 表示子模块端口输出电压。 0020 图5中，U ab 表。
7、示A、B两相线电压，R d 为限流电阻，L为交流侧等效电感，L s 为桥臂 电抗器，C为等效桥臂电容值。 具体实施方式 0021 下面结合说明书附图对全桥型MMC-HVDC的启动方法进行详细说明。 0022 步骤1：不控启动阶段。 0023 （1）不控启动阶段的控制。 0024 在不控启动阶段，FB-MMC与HB-MMC有很大区别，对于HB-MMC，所有IGBT闭锁，上、 下桥臂的子模块将通过半波整流而交替充电，图4a为IGBT闭锁时HBSM的充电回路。此时 直流电压始终为处于充电过程中桥臂的电压。然而，如果在启动FB-MMC的不控启动阶段中 闭锁全部IGBT，上、下桥臂的子模块将通过全波整流。
8、而充电,图4b为IGBT闭锁时全桥子模 块的充电回路。此时上、下桥臂交替地输出正和负的电容电压，因此直流电压在该阶段中始 终为零。在可控整流阶段中，直流电压将迅速跃变到额定值，这将使直流电缆承受巨大的电 压变化率。为了使FB-MMC在不控启动阶段中直流电压随着子模块电压逐渐上升，对FB-MMC 的任意桥臂，当电流为正时，令其全部子模块输出正电压,即T1和T4导通；当电流为负时， 令其输出电压为0，即T1和T2或T3和T4导通。这样，FB-MMC的直流母线电压将交替地与 上或下桥臂电压相同，在可控启动阶段，利用定直流电压控制，虽然SMC的预充电效率因此 而一定程度上降低，但是直流母线及电缆电压将。
9、逐步上升至额定值。 0025 （2）串联限流电阻。 0026 在该阶段中，需要在交流侧串联限流电阻，以避免在交流系统充电的初始阶段产 说 明 书CN 102739030 A 3/3页 5 生过流而损坏系统元件。以A、B相为例对FB-MMC充电回路进行分析从而得到计算限流电 阻大小的方法。FB-MMC的充电回路实际上是一个RLC回路，A、B相间的RLC等效电路如图 5所示。A、B相线电压正半波和负半波充电回路参数是相同的，充电电流i的最大值I max 出 现在U ab 的第一个周波。有 0027 0028 式中，Us为交流系统线电压的有效值，其中R2R d ；为由 此可以得到： 0029 003。
10、0 （3）不控启动阶段结束。 0031 根据基尔霍夫电压定律，不控启动阶段最终的充电结果为： 0032 U dcmax U peak （3） 0033 式中，U peak 为FB-MMC交流侧线电压峰值，U dcmax 为不控启动阶段由交流系统充电时 FB-MMC的最大直流电压。 0034 不控启动阶段结束时，将限流电阻短路。 0035 步骤2：可控启动阶段。 0036 解锁瞬间，将充电电阻短路后，直流电压整定值按照设定的斜率缓慢上升，直到额 定值，电缆缓慢被充电，保证了系统的安全性。在该阶段，换流器的触发脉冲由主控制器决 定，换流器直流母线电压将在定直流电压控制模式下，从最大值U dcmax 逐步上升至额定值，最 终完成启动过程。 说 明 书CN 102739030 A 1/3页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102739030 A 2/3页 7 图2 图3 图4a 图4b 说 明 书 附 图CN 102739030 A 3/3页 8 图5 说 明 书 附 图CN 102739030 A 。