特高压柔性直流不控充电策略

范晶晶　章功辽

摘要：本文针对特高压柔性直流不控充电策略进行研究，依靠PSCAD/EMTDC仿真平台，通过模拟特高压混合桥柔性直流换流站启动过程，找寻一种更经济科学的启动方式。

关键词：特高压柔性直流;充电策略;混合桥拓扑

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

近年来，我国柔性直流输电输电技术迅速发展，柔性直流输电以其独特的优势迅速占领市场，柔性直流输电技术目前应用广泛，主要应用在海上风电并网、交流电网改造、背靠背换流站工程、特高压大容量电能输送、能量路由器、构建直流电网等场合。新一代的直流输电技术解决了传统直流输电例如换相失败许多难题，柔性直流在提升电能质量、提高电网可靠性等方面优势突出，是未来构建智能电网的关键技术。

1混合桥启动策略分析

实际工程以混合桥为例时，模拟直流侧开路时的状态，先采用交流侧进行不控充电，稳态以后，全桥子模块电压为半桥的一倍，再进行触发IGBT中的T4管，使得全桥变为半桥子模块，进行充电，充电稳态后，当半桥子模块电压抬升，达到稳态以后，再合闸启动电阻，使得电容电压再次抬升，分阶段充电的目的是使电容电压缓缓抬升，避免过大电压越变，造成设备损坏，有利于提升设备寿命及可靠性。其计算过程如下：

由于全桥和半桥子模块电容量大小相等，充电时流经的电流一致，故全桥子模块与半桥子模块电压有如下关系：

直流电压与全桥半桥电压又有如下关系：

其中，Uch和Ucf分别是半桥子模块与全桥子模块的电压，N为桥臂子模块数量，x为全桥占比，当N为20、x为70%时，单个桥臂所有全桥子模块与所有半桥子模块电压为。带入模型参数计算可得：

当第一过程不控充电达到稳态阶段以后：Udc=Uh=3kV

当第四过程不控充电阶段达到稳态阶段以后，合闸旁路开关：Udc=31.108kV

2 仿真验证

2.1混合桥充电启动策略

实际工程桥臂子模块数量为200个，受仿真条件所限制，为简化模型，本文采用20个为模型，交流侧电压为22kV，子模块电容值为1200uf，仿真步长250us，混合桥中全桥占比为x，其值为30%，即半桥子模块数量为6个，全桥子模块数量为14个，启动电阻采用500欧姆。

仿真第一阶段：混合桥不控充电达到稳定状态。

仿真第二阶段：第一阶段结束后，分两批触发T4管，使得全桥子模块全部变成半桥子模块，直流电压跃升。

仿真第三阶段：合闸旁路电阻，使电压再次跃升。

仿真波形如下：直流电压Udc、

1s时，触发部分T4管、1.4s时，触发剩余T4管，2s合闸启动电阻。上图波形数据与理論计算值Udc=Uh=3kV、Udc=31.108kV一致。

3结语

本文计算分析了特高压混合桥换流器启动过程，电容电压抬升一共四个阶段，阶段一：二极管不控充电整流阶段;阶段二：触发50%T4管，电压抬升;阶段三：触发剩余的50%T4管，电压进一步抬升;阶段四：合闸启动电阻，电压持续抬升，稳态后不控充电阶段结束。通过四个阶段给电容充电，介绍了对电容的冲击电流，使得电容电压缓缓抬升，增加了电容使用的可靠性。

参考文献

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作者简介：范晶晶（1993-），女，大学本科，电气工程及其自动化专业，职称助理工程师，就业于中国南方电网超高压输电公司柳州局，从事换流站运行工作;

章功辽（1995-），男，大学本科，电气工程及其自动化专业，职称助理工程师，就业于中国南方电网超高压输电公司柳州局，从事换流站运行工作。