特高壓柔性直流不控充電策略

范晶晶　章功遼

摘要：本文針對特高壓柔性直流不控充電策略進行研究，依靠PSCAD/EMTDC仿真平臺，通過模擬特高壓混合橋柔性直流換流站啟動過程，找尋一種更經(jīng)濟科學(xué)的啟動方式。

關(guān)鍵詞：特高壓柔性直流;充電策略;混合橋拓?fù)?/p>

Abstract：This paper studies the Voltage Source Converter based Ultra High Voltage Direct Current uncontrolled charging strategy， and relies on the PSCAD / EMTDC simulation platform to find a more economical and scientific startup method by simulating the startup process of the UHV HCMC converter station.

Keywords：VSC-HVDC;charging strategy;HCMC

引言

近年來，我國柔性直流輸電輸電技術(shù)迅速發(fā)展，柔性直流輸電以其獨特的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)市場，柔性直流輸電技術(shù)目前應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用在海上風(fēng)電并網(wǎng)、交流電網(wǎng)改造、背靠背換流站工程、特高壓大容量電能輸送、能量路由器、構(gòu)建直流電網(wǎng)等場合。新一代的直流輸電技術(shù)解決了傳統(tǒng)直流輸電例如換相失敗許多難題，柔性直流在提升電能質(zhì)量、提高電網(wǎng)可靠性等方面優(yōu)勢突出，是未來構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

1混合橋啟動策略分析

實際工程以混合橋為例時，模擬直流側(cè)開路時的狀態(tài)，先采用交流側(cè)進行不控充電，穩(wěn)態(tài)以后，全橋子模塊電壓為半橋的一倍，再進行觸發(fā)IGBT中的T4管，使得全橋變?yōu)榘霕蜃幽K，進行充電，充電穩(wěn)態(tài)后，當(dāng)半橋子模塊電壓抬升，達到穩(wěn)態(tài)以后，再合閘啟動電阻，使得電容電壓再次抬升，分階段充電的目的是使電容電壓緩緩抬升，避免過大電壓越變，造成設(shè)備損壞，有利于提升設(shè)備壽命及可靠性。其計算過程如下：

由于全橋和半橋子模塊電容量大小相等，充電時流經(jīng)的電流一致，故全橋子模塊與半橋子模塊電壓有如下關(guān)系：

直流電壓與全橋半橋電壓又有如下關(guān)系：

其中，Uch和Ucf分別是半橋子模塊與全橋子模塊的電壓，N為橋臂子模塊數(shù)量，x為全橋占比，當(dāng)N為20、x為70%時，單個橋臂所有全橋子模塊與所有半橋子模塊電壓為。帶入模型參數(shù)計算可得：

當(dāng)?shù)谝贿^程不控充電達到穩(wěn)態(tài)階段以后：Udc=Uh=3kV

當(dāng)?shù)谒倪^程不控充電階段達到穩(wěn)態(tài)階段以后，合閘旁路開關(guān)：Udc=31.108kV

2 仿真驗證

2.1混合橋充電啟動策略

實際工程橋臂子模塊數(shù)量為200個，受仿真條件所限制，為簡化模型，本文采用20個為模型，交流側(cè)電壓為22kV，子模塊電容值為1200uf，仿真步長250us，混合橋中全橋占比為x，其值為30%，即半橋子模塊數(shù)量為6個，全橋子模塊數(shù)量為14個，啟動電阻采用500歐姆。

仿真第一階段：混合橋不控充電達到穩(wěn)定狀態(tài)。

仿真第二階段：第一階段結(jié)束后，分兩批觸發(fā)T4管，使得全橋子模塊全部變成半橋子模塊，直流電壓躍升。

仿真第三階段：合閘旁路電阻，使電壓再次躍升。

仿真波形如下：直流電壓Udc、

1s時，觸發(fā)部分T4管、1.4s時，觸發(fā)剩余T4管，2s合閘啟動電阻。上圖波形數(shù)據(jù)與理論計算值Udc=Uh=3kV、Udc=31.108kV一致。

3結(jié)語

本文計算分析了特高壓混合橋換流器啟動過程，電容電壓抬升一共四個階段，階段一：二極管不控充電整流階段;階段二：觸發(fā)50%T4管，電壓抬升;階段三：觸發(fā)剩余的50%T4管，電壓進一步抬升;階段四：合閘啟動電阻，電壓持續(xù)抬升，穩(wěn)態(tài)后不控充電階段結(jié)束。通過四個階段給電容充電，介紹了對電容的沖擊電流，使得電容電壓緩緩抬升，增加了電容使用的可靠性。

參考文獻

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作者簡介：范晶晶（1993-），女，大學(xué)本科，電氣工程及其自動化專業(yè)，職稱助理工程師，就業(yè)于中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局，從事?lián)Q流站運行工作;

章功遼（1995-），男，大學(xué)本科，電氣工程及其自動化專業(yè)，職稱助理工程師，就業(yè)于中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局，從事?lián)Q流站運行工作。