CN105098812B - 一种三极柔性直流输电系统和方法 - Google Patents
一种三极柔性直流输电系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105098812B CN105098812B CN201410220437.6A CN201410220437A CN105098812B CN 105098812 B CN105098812 B CN 105098812B CN 201410220437 A CN201410220437 A CN 201410220437A CN 105098812 B CN105098812 B CN 105098812B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pole
- current
- inverter
- converter
- direct current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 208000035126 Facies Diseases 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009183 running Effects 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between AC networks via a high-tension DC link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
- H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
- H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
- H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
- H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种三极柔性直流输电系统和方法，整流换流器和逆变换流器分别由一个三相六桥臂模块化多电平换流器组成，在双极直流系统换流器直流侧设置两个换流阀，整流换流器、逆变换流器的上下两个换流阀连接点通过平波电抗器与极3直流线路相连，对换流阀的触发进行控制，周期性的改变极3直流电压极性，通过对三个极的电流指令进行调制，实现三极直流输电。本发明提出的方案可以充分利用三根导线传输功率，具有换流站占地面积小，总体改造成本低、可靠性高等特点，特别适用于土地资源紧张的大型城市供电系统中交流线路改造成直流输电线路增容工程的实施，具有很好的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，具体涉及一种将现有的交流线路改造成直流输电线路的三极直流输电系统。
背景技术
随着我国经济持续高速发展，电力需求矛盾日益突出。一方面电力负荷的增长超出了原有交流输电线路的传输能力，而受土地资源限制，很难获得新的输电走廊；另一方面，传统交流输电受绝缘、交流电网特性限制，线路输送功率很少达到导线所能承受的最大热功率，因此需要采用新技术进一步挖掘现有线路的输电潜力。
为了充分利用现有交流线路输电走廊，除了直接升高线路运行电压等级外，还可以采用如下技术来提升线路输送能力：固定串并联补偿技术、灵活交流输电技术、紧凑型输电技术、线路动态增容技术、提高导线工作允许温度、新型导线输电技术、交流线路改直流线路。
交流输电线路传输功率更多地是受到交流电网特性的限制，通常远远低于导线所能承受的最大热功率。与交流输电相比较，采用高压直流输电，线路电流可以达到导线所能承受的最大热极限，而且线路造价更低、损耗更小。当直流线路节约的成本足以抵消新建换流站增加的成本时，采用直流输电经济效益明显。此外，直流输电还具有功率控制方便、不增加系统短路电流、线路不存在集肤效应、线路或电缆的绝缘利用率更高、调节速度快、运行可靠、可以实现交流系统异步连接等优势。
2004年，美国学者Barthold L O在专利US6714427B1中提出一种如图1所示的采用常规LCC-HVDC的三极直流输电系统，其原理是采用直流电流调制技术将交流输电线路转化为直流输电线路。在对交流线路改造成直流输电线路的各种转换方案中，由于三极直流输电方案可以充分利用原有的交流三相线路，因此相对于双极和单极直流输电改造方案，三极直流输电方案在提高输电能力、经济成本和可靠性等方面上具有优势。目前利用三极直流输电技术将交流线路改造成直流输电线路处在原理性研究阶段，尚无工程应用实例。由于LCC-HVDC采用半控型晶闸管，因此图1中的三极直流输电方案存在以下缺点：1)如逆变侧交流系统发生故障将引起直流三个极同时发生换相失败，导致直流线路输送功率中断，对受端系统安全稳定构成威胁；2)在三极直流系统运行过程中，各极电流大小以及极3电压极性和电流方向都需要按一定周期快速改变，势必对两端交流系统产生扰动；3)由于每条线路都配置了一个完整的极，因此需要增加的换流变压器、交流滤波和无功补偿装置、12脉动换流器以及相应辅助设备较多，造成改造成本较高、新增的换流站占地面积较大的缺点，尤其不利于对换流站占地面积要求特别严格的大城市供电系统中交流线路改造成直流线路工程的实施。
近年来，采用全控型电力电子器件IGBT的柔性直流输电技术发展很快，与传统直流输电技术相比，具有不需要电网换相电压支撑，可向无源网络供电；不存在换相失败；可实现有功功率、无功功率独立控制；无需交流滤波和无功补偿装置等优点。从所采用的换流器结构来区别，柔性直流输电系统主要包括两电平换流器、三电平换流器和模块化多电平换流器(MMC)结构，其中基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统除了具有柔性直流输电通用优点外，还具有开关频率低、损耗小、易扩展、输出波形质量高、制造难度低等特点，因此具有广阔的应用前景。
为了解决基于常规LCC-HVDC的三极直流输电系统存在的上述问题，降低新建换流站面积，提高交流线路改直流线路方案的经济性，本专利在基于MMC-HVDC双极系统的基础上提出一种三极柔性直流输电系统和方法，可以很好的满足城市供电系统中交流线路改造成直流输电线路提高输电容量的需要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种三极柔性直流输电系统和方法，解决基于LCC-HVDC的三极直流输电的缺点，满足土地资源紧张的城市供电系统中交流线路改造成直流输电线路需要。
本发明提出一种三极柔性直流输电系统，采用三根导线传输直流功率，整流换流器和逆变换流器分别由一个三相六桥臂模块化多电平换流器组成，整流换流器、逆变换流器的1，2，3相单元中点分别与换流变压器绕组副边相连，整流换流器、逆变换流器直流侧极1和极2之间各设置两个换流阀，换流阀由全控型器件构成。整流换流器、逆变换流器的正极通过平波电抗器与极1直流线路相连，负极通过平波电抗器与极2直流线路相连，整流换流器、逆变换流器的上下两个换流阀连接点通过平波电抗器与极3直流线路相连。
进一步，整流换流器、逆变换流器由三相六桥臂组成，每个桥臂至少由一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成，每相上下两个桥臂合在一起构成一个相单元。
进一步，上述换流器基本子模块采用模块化多电平结构，通过串并联不同数量基本单元以适应不同电压等级和电流的需要。
进一步，上述输电系统所如采用的三根导线为电缆，则所述模块化多电平换流器的子模块为半桥结构，如采用的三根导线为架空线路，则所述模块化多电平换流器的子模块由两个钳位双子模块组成。
本发明提出一种与上述系统相关的一种三极柔性直流输电方法，极1、极2直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，电流定值最大值和最小值的比值为2，极3电流为极1和极2电流的差值，极3直流电流定值取极1、极2直流电流定值最小值，电流方向周期性的改变。极1、极2直流电压极性方向恒定不变，对整流换流器和逆变换流器直流侧上下两个换流阀的触发进行控制，使极3线路周期性的与极1线路或极2线路并联运行，从而周期性的改变极3直流电压极性，保证极3直流功率方向不变。
进一步，上述输电系统极1线路电压为正，极1电流为电流定值最大值，极2电压为负，极2电流为电流定值最小值，则整流换流器和逆变换流器直流侧极3和极2之间的两个换流阀导通、极3和极1之间的两个换流阀关断，极3线路与极2线路并联运行，极3线路电压为负，极3电流指令为电流定值最小值，电流方向与极2电流方向相同；当极1电流由电流定值最大值切换到电流定值最小值、极2电流由电流定值最小值切换到电流定值最大值时，整流换流器和逆变换流器直流侧极3和极1之间的两个换流阀导通、极3和极2之间的两个换流阀关断，此时极3线路与极1线路并联运行，极3线路电压为正，极3电流指令为电流定值最小值，电流方向与极1电流方向相同。
本发明的特点在于：可以满足交流线路改造成直流输电线路需要，除了具有MMC-HVDC不会发生换相失败、可以稳定两侧交流系统电压、无需交流滤波和无功补偿装置特点外，在常规双极MMC-HVDC三相六桥臂结构基础上增加4个换流阀，实现三根导线传输功率，与常规双极MMC-HVDC相比，换流变数目不变，换流阀只增加4个。此外，对于常规双极MMC-HVDC系统而言，一回线路故障，双极系统都需要停运，而采用本发明提出的方案，由于采用三条线路输电，一回线路故障后，剩余两条线路还可以构成常规双极MMC-HVDC系统运行，大大提高了整个系统的可靠性。综上所述，本发明提出的方案具有结构紧凑、换流站占地面积小、总体改造成本低、可靠性高的特点，可以充分利用三根线路传输功率，因此特别适用于土地资源紧张的城市供电系统中交流线路改造成直流输电线路增容工程的实施，具有很好的工程应用价值。
附图说明
图1为基于LCC-HVDC的三极直流输电系统原理结构图
图2为典型三相六桥臂模块化多电平换流器系统结构原理图
图3为本发明提出的三极柔性直流输电系统拓扑结构原理图
图4为适用于电缆的模块化多电平换流器的子模块结构图
图5为适用于架空线路的模块化多电平换流器的子模块结构图
图6为三极直流输电电流指令调制原理图
图7为三极直流输电系统极3电压为负时系统结构原理图
图8为三极直流输电系统极3电压为正时系统结构原理图
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
图2所示为一典型的双极直流系统采用的三相六桥臂MMC结构图，在双极直流系统整流站和逆变站模块化多电平换流器直流侧极1和极2之间各设置两个换流阀，上下两个换流阀连接点通过平波电抗器与极3直流线路相连，对换流阀的触发进行控制，周期性的改变极3直流电压极性，通过对三个极的电流指令进行调制，实现三极直流输电。即可实现三极直流输电，具体方案如下：
如图3所示，整流换流器和逆变换流器分别由一个三相六桥臂模块化多电平换流器组成，整流换流器、逆变换流器的1，2，3相单元中点分别与换流变压器绕组副边相连，整流换流器、逆变换流器直流侧极1和极2之间各设置两个换流阀，换流阀由全控型器件构成，图中换流阀由IGBT和反向并联续流二极管构成。整流换流器、逆变换流器的正极通过平波电抗器与极1直流线路相连，负极通过平波电抗器与极2直流线路相连，整流换流器、逆变换流器的上下两个换流阀连接点通过平波电抗器与极3直流线路相连。
极1、极2直流电压极性和直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，极3直流电压极性和直流电流方向周期性的改变，极3电流为极1和极2电流的差值，对整流换流器和逆变换流器直流侧上下两个换流阀的触发进行控制，实现极3直流电压极性的快速改变，保证极3直流功率方向不变。
进一步，整流换流器、逆变换流器由三相六桥臂组成，每个桥臂至少由一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成，通过串并联不同数量子模块单元以适应不同电压等级和电流的需要，每相上下两个桥臂合在一起构成一个相单元。
整流换流变压器，用于将送端交流系统提供的三相交流电进行电压等级变换；
整流换流器，用于将电压等级变换后的三相交流电转换为直流电；
平波电抗器，用于平抑所述的直流电中的纹波；
逆变换流器，用于将平抑后的直流电转换为三相交流电；
逆变换流变压器，用于将多电平换流器转换成的三相交流电进行电压等级变换，以输送给受端交流系统。
进一步，上述输电系统所采用的三根导线既可以是电缆，也可以是架空线路。如采用的三根导线为电缆，由于电缆故障低，并且如发生故障，通常是永久性故障，通过跳开交流侧开关来清除故障即可，不会影响整个系统的可用率。因此模块化多电平换流器的子模块可以采用半桥结构，具体结构如图4所示；如采用的三根导线为架空线路，由于架空线路发生暂时性故障的概率较高，如采用跳开交流侧开关来清除故障则停电时间较长，影响整个系统的可用率，因此需要通过换流器自身的控制来清除直流侧的故障，为此所述模块化多电平整流器的子模块采用钳位双子模块结构，具体结构如图5所示。采用半桥结构和采用钳位双子模块结构的模块化多电平整流器均为现有技术，在此不再赘述。
上述三极直流输电系统运行中，对三个极的直流电流指令进行调制实现三极直流输电。极1、极2直流电压极性和直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，极3直流电压极性和直流电流方向周期性的改变，极3电流为极1和极2电流的差值。
上述三极直流输电系统运行中，极1、极2直流电流定值最大值和最小值的比值为2，极3直流电流定值取极1、极2直流电流定值最小值，电流方向周期性的改变。对整流换流器和逆变换流器直流侧上下两个换流阀的触发进行控制，使极3线路周期性的与极1线路或极2线路并联运行，从而周期性的改变极3直流电压极性，保证极3直流功率方向不变。
三极直流电流调制控制策略如图6所示：极1和极2直流电压极性和直流电流方向恒定不变，交替周期性地传输大电流和小电流，极3流过极1和极2的不平衡电流，以消除大地回流，使流过接地极的电流最小。极3可以快速改变电压极性和电流方向，以保证功率输送方向不变。三极直流输电正常运行时对系统各极电流指令进行调制。极1和极2电流指令在最大值Idmax和最小值Idmin之间不断切换，极3电流指令取极1与极2电流指令的差值。极1和极2的电压极性保持不变。由于极3的电流方向要发生周期性的变化，极3电压跟随极3电流方向变化呈现周期性的反转以保证极3功率传输方向不变。Idmax与Idmin的调制周期Tm取4～5min，具体值可以优化。
具体电流调制过程如下所述：图3中极1线路电压为正，极1电流为Idmax，极2电压为负，极2电流为Idmin，则整流换流器和逆变换流器直流侧IGBT T2和T4导通、T1和T3关断，极3线路与极2线路并联运行，极3线路电压为负，极3电流大小为Idmin，电流方向与极2电流方向相同，此时三极直流系统具体拓扑如图7所示；当极1电流由Idmax切换到Idmin、极2电流由Idmin切换到Idmax时，整流换流器和逆变换流器直流侧IGBT T1和T3导通、T2和T4关断，此时极3线路与极1线路并联运行，极3线路电压为正，极3电流大小为Idmin，电流方向与极1电流方向相同，此时三极直流系统具体拓扑如图8所示。
图6中Idmax＝2Idmin，则Idmax和Idmin分别取1.26pu和0.63pu，极3电流为0.63pu，此时三极直流输送功率为2.53pu，是常规模块化多电平换流器组成的双极系统输送功率的1.26倍。
对于基于图2模块化多电平换流器构成的双极MMC-HVDC系统而言，一回线路发生故障，双极系统都要停运。而采用本发明提出的方案，在常规模块化多电平换流器组成的双极直流系统拓扑基础上，在换流器直流侧设置两个换流阀，通过对三个极的电流指令进行调制，可以实现三极直流输电，输送功率相对于双极直流系统可提高26％。当一回线路故障退出运行时，考虑到各极直流具有15％的过载能力，则剩余双极系统仍然可以输送2.3pu直流功率，相当于输送91％故障前的功率，因此整个系统具有较高的可靠性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种三极柔性直流输电方法，采用三根导线传输直流功率，整流换流器和逆变换流器分别由一个三相六桥臂模块化多电平换流器组成，整流换流器、逆变换流器的1，2，3相单元中点分别与换流变压器绕组副边相连，整流换流器、逆变换流器直流侧极1和极2之间各设置两个换流阀，换流阀由全控型器件构成；整流换流器、逆变换流器的正极通过平波电抗器与极1直流线路相连，负极通过平波电抗器与极2直流线路相连，整流换流器、逆变换流器的上下两个换流阀连接点通过平波电抗器与极3直流线路相连，其特征是：极1、极2直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，电流定值最大值和最小值的比值为2，极3电流为极1和极2电流的差值，极3直流电流定值取极1、极2直流电流定值最小值，电流方向周期性的改变；极1、极2直流电压极性方向恒定不变，对整流换流器和逆变换流器直流侧上下两个换流阀的触发进行控制，使极3线路周期性的与极1线路或极2线路并联运行，从而周期性的改变极3直流电压极性，保证极3直流功率方向不变。
2.由权利要求1所述的一种三极柔性直流输电方法，其特征是：整流换流器、逆变换流器由三相六桥臂组成，每个桥臂至少由一个子模块和一个桥臂电抗器串联而成，通过串并联不同数量子模块单元以适应不同电压等级和电流的需要，每相上下两个桥臂合在一起构成一个相单元。
3.由权利要求1或2所述的一种三极柔性直流输电方法，其特征是：采用的三根导线为电缆，则所述模块化多电平换流器的子模块为半桥结构；采用的三根导线为架空线路，则所述模块化多电平换流器的子模块由两个钳位双子模块组成。
4.由权利要求1所述的一种三极柔性直流输电方法，其特征是：极1线路电压为正，极1电流为电流定值最大值，极2电压为负，极2电流为电流定值最小值，则整流换流器和逆变换流器直流侧极3和极2之间的两个换流阀导通、极3和极1之间的两个换流阀关断，极3线路与极2线路并联运行，极3线路电压为负，极3电流指令为电流定值最小值，电流方向与极2电流方向相同；当极1电流由电流定值最大值切换到电流定值最小值、极2电流由电流定值最小值切换到电流定值最大值时，整流换流器和逆变换流器直流侧极3和极1之间的两个换流阀导通、极3和极2之间的两个换流阀关断，此时极3线路与极1线路并联运行，极3线路电压为正，极3电流指令为电流定值最小值，电流方向与极1电流方向相同。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410220437.6A CN105098812B (zh) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | 一种三极柔性直流输电系统和方法 |
| TR2019/07675T TR201907675T4 (tr) | 2014-05-22 | 2015-01-22 | Üç kutuplu esnek doğru akım güç iletim sistemi ve usulü. |
| US15/111,216 US9948104B2 (en) | 2014-05-22 | 2015-01-22 | Tripolar VSC-HVDC transmission system and method |
| KR1020167020124A KR101884699B1 (ko) | 2014-05-22 | 2015-01-22 | 3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법 |
| EP15796911.4A EP3082212B1 (en) | 2014-05-22 | 2015-01-22 | Tripolar flexible direct-current power transmission system and method |
| PCT/CN2015/071282 WO2015176549A1 (zh) | 2014-05-22 | 2015-01-22 | 一种三极柔性直流输电系统和方法 |
| CY20191100789T CY1122260T1 (el) | 2014-05-22 | 2019-07-25 | Ευελικτο τριπολικο συστημα και μεθοδος μεταδοσης ισχυος συνεχους ρευματος |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410220437.6A CN105098812B (zh) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | 一种三极柔性直流输电系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105098812A CN105098812A (zh) | 2015-11-25 |
| CN105098812B true CN105098812B (zh) | 2018-03-30 |
Family
ID=54553386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410220437.6A Active CN105098812B (zh) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | 一种三极柔性直流输电系统和方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9948104B2 (zh) |
| EP (1) | EP3082212B1 (zh) |
| KR (1) | KR101884699B1 (zh) |
| CN (1) | CN105098812B (zh) |
| CY (1) | CY1122260T1 (zh) |
| TR (1) | TR201907675T4 (zh) |
| WO (1) | WO2015176549A1 (zh) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170089351A (ko) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 엘에스산전 주식회사 | Hvdc 시스템에서의 제어장치 및 이의 동작방법 |
| CN105514957B (zh) * | 2016-01-28 | 2017-12-22 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合背靠背直流输电系统及潮流反转控制方法 |
| CN106712248B (zh) * | 2017-01-16 | 2019-06-18 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种子模块混合型换流器的充电方法 |
| CN106712238B (zh) * | 2017-01-16 | 2019-05-07 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种子模块混合型换流器的充电方法 |
| CN107123981B (zh) * | 2017-03-31 | 2021-08-06 | 全球能源互联网研究院 | 基于mmc的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法及系统 |
| CN107342582B (zh) * | 2017-08-30 | 2019-01-29 | 华中科技大学 | 一种环网状柔性直流输电系统的平波电抗器参数设计方法 |
| EP3467987B1 (en) * | 2017-10-06 | 2023-12-20 | General Electric Technology GmbH | Converter scheme |
| CN107834589A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-23 | 国家电网公司 | 柔性直流输电技术极控制和阀控制设备同步化系统和方法 |
| CN111373623B (zh) * | 2017-11-22 | 2023-04-28 | 西门子能源全球有限公司 | 用于运行变流器站的方法和变流器站 |
| CN107919679A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-17 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 柔性直流换流站布置结构 |
| CN108521137B (zh) * | 2018-04-26 | 2020-11-03 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种混合分层直流输电系统及方法 |
| CN108736506B (zh) * | 2018-08-02 | 2023-12-01 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种高压直流输电系统 |
| CN109217347B (zh) * | 2018-10-10 | 2020-10-13 | 清华大学 | 抑制常规直流换流站换相失败的串联电压补偿器及系统 |
| CN109378867B (zh) * | 2018-11-08 | 2022-05-06 | 清华大学 | 一种混合双馈入直流输电系统最大传输功率控制方法 |
| CN109756121B (zh) * | 2018-12-24 | 2022-09-09 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于mmc的隔离型dc-dc直流变换器及控制方法 |
| CN109672208B (zh) * | 2019-02-15 | 2024-03-26 | 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 | 柔性直流换流装置和系统 |
| CN110011327A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-12 | 浙江大学 | 一种基于有源电力滤波器的模块化多电平电路 |
| WO2020248249A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Dc system and its control method |
| CN110365036B (zh) * | 2019-07-23 | 2020-12-18 | 许继电气股份有限公司 | 一种lcc-vsc直流输电系统的功率协调控制方法与装置 |
| CN110718918B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-01-05 | 重庆大学 | 一种基于hvac和lcc-vsc hvdc混合系统的潮流计算方法 |
| CN112821439B (zh) * | 2019-11-15 | 2023-08-15 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种柔性直流换流器的前馈控制方法及装置 |
| US20220385209A1 (en) * | 2019-12-03 | 2022-12-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Power Conversion Device |
| CN113131444B (zh) * | 2020-01-15 | 2024-06-25 | 许继集团有限公司 | 一种柔性直流输电系统的桥臂电流应力降低方法及系统 |
| CN112072688B (zh) * | 2020-09-15 | 2022-03-25 | 国网上海市电力公司 | 柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法 |
| CN112217403B (zh) * | 2020-10-13 | 2022-06-03 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | 桥臂电抗器在直流侧的特高压柔直换流单元布置结构 |
| US20220140607A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | University Of Tennessee Research Foundation | Station-hybrid high voltage direct current system and method for power transmission |
| CN112583118B (zh) * | 2020-11-20 | 2023-05-23 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种换流站关键设备多维度关联预警方法及系统 |
| CN112886606B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-10-28 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 考虑阀侧调控的混合无功补偿方法、装置、设备及介质 |
| CN113067362B (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-10 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 一种提升级联型混合直流单极运行功率极限的控制方法 |
| CN114844005B (zh) * | 2022-07-04 | 2022-09-02 | 国网经济技术研究院有限公司 | 柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统 |
| CN116111630B (zh) * | 2023-04-10 | 2023-09-08 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种输电线路增容方法 |
| CN118157212B (zh) * | 2024-05-13 | 2024-08-30 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | Dru-mmc混合换流器的交流构网方法、装置及介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219738A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 浙江大学 | 一种基于三极式结构的直流输电系统 |
| CN103595064A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-02-19 | 浙江大学 | 一种扩展式双极直流输电系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6714427B1 (en) | 2002-11-07 | 2004-03-30 | Lionel O. Barthold | Current modulation of direct current transmission lines |
| US6804128B2 (en) * | 2002-11-07 | 2004-10-12 | Lionel O. Barthold | Current modulation of direct current transmission lines |
| WO2008039120A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Abb Technology Ltd. | Conversion of ac lines to hvdc lines |
| WO2008112907A1 (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-18 | Brian Pelly | Method and system for mitigation of transformer saturation and ground electrode polarization in a high voltage dc transmission system |
| WO2008110129A1 (de) * | 2007-03-13 | 2008-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur schadenbegrenzung eines leistungshalbleiter aufweisenden stromrichters bei einem kurzschluss im gleichspannungszwischenkreis |
| KR101410731B1 (ko) * | 2013-02-13 | 2014-06-24 | 한국전기연구원 | 고압직류송전용 모듈형 멀티레벨 컨버터의 순환전류 억제 방법 |
| CN103311947B (zh) * | 2013-07-02 | 2016-01-20 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统拓扑结构 |
| KR101512188B1 (ko) * | 2014-02-11 | 2015-04-22 | 한국전기연구원 | 모듈형 멀티레벨 컨버터의 구동방법 및 구동장치 |
| CN203839975U (zh) | 2014-05-14 | 2014-09-17 | 国网上海市电力公司 | 一种紧凑型模块化多电平三极直流输电系统 |
-
2014
- 2014-05-22 CN CN201410220437.6A patent/CN105098812B/zh active Active
-
2015
- 2015-01-22 WO PCT/CN2015/071282 patent/WO2015176549A1/zh active Application Filing
- 2015-01-22 TR TR2019/07675T patent/TR201907675T4/tr unknown
- 2015-01-22 US US15/111,216 patent/US9948104B2/en active Active
- 2015-01-22 EP EP15796911.4A patent/EP3082212B1/en active Active
- 2015-01-22 KR KR1020167020124A patent/KR101884699B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-07-25 CY CY20191100789T patent/CY1122260T1/el unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219738A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 浙江大学 | 一种基于三极式结构的直流输电系统 |
| CN103595064A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-02-19 | 浙江大学 | 一种扩展式双极直流输电系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3082212B1 (en) | 2019-05-15 |
| TR201907675T4 (tr) | 2019-06-21 |
| KR101884699B1 (ko) | 2018-08-02 |
| WO2015176549A1 (zh) | 2015-11-26 |
| EP3082212A4 (en) | 2017-01-18 |
| US20160336751A1 (en) | 2016-11-17 |
| KR20160111394A (ko) | 2016-09-26 |
| EP3082212A1 (en) | 2016-10-19 |
| CN105098812A (zh) | 2015-11-25 |
| US9948104B2 (en) | 2018-04-17 |
| CY1122260T1 (el) | 2020-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105098812B (zh) | 一种三极柔性直流输电系统和方法 | |
| CN103311947B (zh) | 一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统拓扑结构 | |
| CN107994613B (zh) | 一种风电柔直并网的交直流故障穿越及能量耗散方法 | |
| CN105762824B (zh) | 一种混合直流输电系统控制方法及装置 | |
| CN102969732B (zh) | 一种混合双极直流输电系统 | |
| CN105162155B (zh) | 一种具有直流故障穿越能力的串联混合型双极直流输电系统 | |
| CN105191108B (zh) | 变换器 | |
| CN110798090B (zh) | 一种组合型模块化多电平换流拓扑及其调制方法 | |
| CN104167753B (zh) | 基于cdsm‑mmc‑hvdc和lcc‑hvdc的三极直流输电系统 | |
| CN103269083B (zh) | 一种多端高压直流输电系统 | |
| CN109842142A (zh) | Lcc-mmc混合三端高压直流输电系统及其直流故障快速限流方法 | |
| CN103997033A (zh) | 一种具备直流故障穿越能力的高压直流输电系统 | |
| CN105406499A (zh) | 一种智能的混合直流输电系统及故障处理方法 | |
| CN104377720B (zh) | 一种基于mmc变流站的直流输电潮流控制方法 | |
| CN210693795U (zh) | 一种组合型模块化多电平换流拓扑 | |
| CN104795834A (zh) | 一种混合直流输电拓扑结构及控制方法 | |
| CN103972920A (zh) | 紧凑型模块化多电平三极直流输电系统 | |
| CN108321828B (zh) | 一种电流源-混合电压源串联型换流器拓扑 | |
| CN106786723A (zh) | 一种具有直流故障自清除能力的混合式直流输电拓扑结构 | |
| CN114050727A (zh) | 一种lcc-mmc混合型交交换流器的电路拓扑结构 | |
| CN106849147B (zh) | 一种减小直流输电换相失败机率的控制方法 | |
| CN105656336A (zh) | 一种降低直流侧谐波的换流器结构 | |
| CN110912175A (zh) | 一种混合四端高压直流输电系统 | |
| CN110137977A (zh) | 换流站串联调节系统及控制方法 | |
| CN104426159B (zh) | 一种三极直流输电协调控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |