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专利号: 2024108675206
申请人: 南京工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC,其特征在于,包括直流侧支路、桥臂支路和交流侧支路;所述直流侧支路中包含中高压直流端口、与中高压直流端口相并联的直流电容、以及在中高压直流正负端口任意一个上串联的一组双向开关和隔离开关,该双向开关包括一对反向串联的功率开关器件;

所述桥臂支路包含串联的桥臂ARMAC1、桥臂ARMAB、桥臂ARMBC和桥臂ARMAC2,其中桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2均包括串联的半桥子模块、具有直流故障清除能力的单电容子模块或具有直流故障清除能力的双电容子模块,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的半桥子模块小于或等于N/4个;桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的单电容子模块大于或等于N/4个,或者,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的双电容子模块大于或等于N/8个;桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2所包含电容总数为N/

2;

桥臂ARMAB和桥臂ARMBC均包括串联的半桥子模块、具有直流故障清除能力的单电容子模块或具有直流故障清除能力的双电容子模块,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的半桥子模块小于或等于N/4个,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的单电容子模块大于或等于N/2个,或者,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的双电容子模块大于或等于N/2个,桥臂ARMAB和桥臂ARMBC所包含电容总数为N,在桥臂ARMAC1、桥臂ARMAB、桥臂ARMBC和桥臂ARMAC2之间的串联节点分别为A’,B’和C’。

2.根据权利要求1所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC,其特征在于,所述桥臂支路包含串联的桥臂ARMAC1、桥臂ARMAB、桥臂ARMBC和桥臂ARMAC2,其中桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2均包括串联的半桥子模块、具有直流故障穿越能力的双向单电容子模块或具有直流故障穿越能力的双向双电容子模块,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的半桥子模块小于或等于N/

4个;桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的双向单电容子模块大于或等于N/4个,或者,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的双向双电容子模块大于或等于N/8个;

桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2所包含电容总数为N/2,桥臂ARMAB和桥臂ARMBC均包括串联的半桥子模块、具有直流故障穿越能力的单电容子模块或具有直流故障穿越能力的双电容子模块,桥臂ARMAB和桥臂ARMBC所包含电容总数为N,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的半桥子模块小于或等于N/2个;桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的单电容子模块大于或等于N/2个,或者,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2中的双电容子模块大于或等于N/8个;在桥臂ARMAC1、桥臂ARMAB、桥臂ARMBC和桥臂ARMAC2之间的串联节点分别为A’,B’和C’。

3.根据权利要求1所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC,其特征在于,所述交流侧支路包含三相中高压交流端口A、三相中高压交流端口B和三相中高压交流端口C,三相中高压交流端口A与桥臂串联节点A’之间串联第一个隔直电容和第一个耦合电感,三相中高压交流端口B与桥臂串联节点B’之间串联第二个耦合电感,三相中高压交流端口C与桥臂串联节点C’之间串联第二个隔直电容和第三个耦合电感。

4.一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC的控制方法,其特征在于,利用权利要求1或3所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC,执行以下步骤:

当直流侧支路发生直流短路故障时若选择故障封锁、吸收能量的策略,则所有功率开关控制信号被封锁,所有半桥子模块被旁路,所有具有直流故障清除能力的单电容子模块或双电容子模块中的电容吸收直流短路故障能量,具有直流故障清除能力的单电容子模块或双电容子模块中的电容电压升高,直流短路故障电流为0时判定故障清除;

判断故障是短时故障还是永久故障;如果直流短路故障是短时故障则重新将半桥子模块、具有直流故障清除能力的单电容或双电容子模块中的电容电压充电至额定电压,然后将混合串联单链式MMC转为正常运行;如果直流短路故障是永久故障,那么在直流短路故障清除后需断开中高压直流侧的双向开关及隔离开关,以隔离直流短路故障。

5.一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC的控制方法,其特征在于,利用权利要求1、

2和3任一项所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC,执行以下步骤:

当直流侧支路发生直流短路故障时若选择故障穿越、双向模式的策略,则所有半桥子模块被旁路,所有具有直流故障穿越能力的双向单电容或双向双电容子模块采用双向运行模式,即该双向单电容或双向双电容子模块可输出正电压、负电压和0电压,桥臂ARMAC1和桥臂ARMAC2与AC两相线电压相等,桥臂ARMAB与AB两相线电压相等,桥臂ARMBC与BC两相线电压相等,使得混合串联单链式MMC的中高压直流端口电压为0;直流短路故障电流为0时判定直流短路故障清除;判断直流短路故障是短时故障还是永久故障,如果直流短路故障是短时故障重新将各子模块电容电压充电至额定电压,然后将混合串联单链式MMC转为正常运行;

如果直流短路故障是永久故障,那么在故障清除后断开直流侧支路的双向开关及隔离开关。

6.根据权利要求4或5所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC的控制方法,其特征在于,接收到启动充电的命令时,如果由直流侧支路为混合串联单链式MMC提供充电,则断开交流侧支路的中高压交流端口,交流侧支路没有控制信号并处于不控整流状态,直流侧支路中的所有子模块包括权利要求2中的半桥子模块、具有直流故障清除能力的单电容或双电容子模块或者权利要求3中的半桥子模块、具有直流故障穿越能力的双向单电容或双向双电容子模块同时被充电,子模块的电容电压升高;当电容电压不再上升,每个桥臂旁路的一半子模块,另一半的子模块继续不控充电至额定电压,然后旁路已充满电的子模块,使被旁路的半桥子模块进行不控充电至额定电压,如有个别子模块没有被充到额定电压,那么利用旁路的一半的子模块以使另一半的子模块能充电至额定电压;

直流侧支路的双向开关和隔离开关均导通,桥臂ARMAC1和ARMAC2提供和建立AC两相线电压,桥臂ARMAB提供和建立AB两相线电压,桥臂ARMBC提供和建立BC两相线电压。

7.根据权利要求4或5所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC的控制方法,其特征在于,接收到启动充电的命令时,如果由交流侧支路为混合串联单链式MMC提供充电,则断开混合串联单链式MMC的直流侧支路的中高压直流正负端口,所有子模块没有控制信号并处于不控整流状态,包括权利要求2中的半桥子模块、具有直流故障清除能力的单电容或双电容子模块或者权利要求3中的半桥子模块、具有直流故障穿越能力的双向单电容或双向双电容子模块同时被充电,电容电压升高;当电容电压不再上升,不控整流状态结束,每个桥臂旁路所有半桥子模块,权利要求2中的所有具有直流故障清除能力的单电容或双电容子模块或权利要求3中的所有具有直流故障穿越能力的双向单电容或双电容子模块继续不控充电至额定电压,然后旁路已充好子模块,使此前被旁路的半桥子模块进行不控充电至额定电压;在此期间,如有个别子模块没有被充到额定电压,那么再旁路一半子模块以使另一半子模块能充电至额定电压;对于先旁路半桥子模块还是旁路具有直流故障清除能力的单电容或双电容子模块或所有双向单电容或双向双电容子模块都能达到启动目的;

在不控整流状态结束后,通过正常运行时的闭环控制方法选择是否同时对所有子模块充电。

8.根据权利要求4或5所述的一种面向柔性互联的混合串联单链式MMC的控制方法,其特征在于,在混合串联单链式MMC的直流侧支路和交流侧支路均需在启动时串入限流电阻,以保证充电开始时刻的冲击电流不超过限定电流值,并在充电过程中或充电结束后将限流电阻旁路,在充电过程中将限流电阻旁路,在充电结束后将限流电阻旁路。

9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求4至8中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至8中任一项所述方法的步骤。