一种LCC-HVDC拓扑结构及其可控子模块充电初始电压确定方法

摘要

本发明提供了一种串入可控子模块的LCC‑HVDC拓扑结构，该拓扑结构为在六脉动换流器的六个阀臂上串联若干可控子模块；本发明还提供了一种针对串入可控子模块的LCC‑HVDC拓扑结构的可控子模块的最优充电初始电压确定方法，用于防止可控子模块电容电压不受控制，保证可控子模块的正常工作运行，提高LCC‑HVDC拓扑对换相失败的防御作用。

主权项

一种串入可控子模块的LCC‑HVDC拓扑结构，其特征在于：所述拓扑结构为在六脉动换流器的阀臂中串联可控子模块，所述可控子模块输出的两端口并联均压回路；所述可控子模块包括电容和依次连接的由二极管和IGBT组成的器件组；所述六脉动换流器的六个阀臂上串联一个或多个所述可控子模块；所述器件组的数目为二；所述二极管和IGBT的数目分别为一；所述器件组的器件组一的IGBT的集电极与所述二极管的正极连接；所述器件组的器件组二的所述IGBT的射极与所述二极管的负极连接；所述器件组一的二极管的负极与所述器件组二的IGBT的集电极连接；所述器件组二的二极管的正极与所述器件组一的IGBT的射极连接；所述电容的正极与负极分别连接在所述器件组一的二极管和所述器件组二的IGBT与所述器件组二的二极管和所述器件组一的IGBT之间；所述可控子模块充电初始电压确定方法包括以下步骤：I、确定所述可控子模块的电抗值X_r、电容值C、待关断阀臂的关断过程中所对应的交流系统的线电压有效值U、平均直流电流I_d、待关断阀臂的触发角α和待关断阀臂的关断角γ；II、确定所述可控子模块的充电初始电压；所述步骤II包括：确定换相过程结束时ωt＝μ＝π‑α‑γ，其中，α为所述LCC‑HVDC拓扑的待关断阀臂的触发角，γ为所述LCC‑HVDC拓扑的待关断阀臂的关断角；ω＝dθ/dt，θ为所述交流系统的线电压的相角；按下式确定充电初始电压：$\begin{array}{c}{u}_{close}\left(0\right)=-\left\{u_{open}\right(0\left)\right(\cos \frac{\mu }{\sqrt{X_r\omega C}}-1)+I_d(\frac{\mu }{\omega C}+\sqrt{\frac{X_r}{\omega C}}\sin \frac{\mu }{\sqrt{X_r\omega C}})-[\sin \alpha \cos \frac{\mu }{\sqrt{X_r\omega C}}+\\ \sqrt{X_r\omega C}\cos \alpha \sin \frac{\mu }{\sqrt{X_r\omega C}}-\sin \left(\mu +\alpha \right)]\frac{\sqrt{2}U}{\left(X_r\omega C-1\right)}-2u_{close}\left(t\right){|}_{t=\mu /\omega }\}/\left(1+\cos \frac{\mu }{\sqrt{X_r\omega C}}\right)\end{array}$式中，u_open(0)为待开通阀臂的所述可控子模块电容初始电压；u_close(t)|_t＝μ/ω为阀臂完全关断后的子模块电容电压；C为电容值；X_r为电抗值；U为待关断阀臂的关断过程中，所对应的交流系统的线电压有效值；I_d为待关断的阀臂在关断过程中的平均电流。