一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法与流程

本发明涉及能量路由器的故障限流领域，具体是一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法。

背景技术：

1、电力电子能量路由器拓扑包含交流-直流-交流三级，主要由中压交流、中压直流、低压直流和低压交流4个部分构成。模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，mmc)具有高度模块化结构而被广泛应用于中高压场合，近年来采用mmc接入中压配电网的能量路由器得到广泛研究。但mmc发生直流侧双极短路故障时，其故障电流迅速上升，将会造成电力电子器件严重过流现象，甚至损坏；且目前直流断路器造价较高，不便于应用，故障电流问题已经成为制约直流技术发展的重要因素之一。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法，可实现主动限流，实现直流侧故障穿越。

2、一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法，所述含储能式直流限流模块的能量路由器包括三相半桥模块化多电平换流器、连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的正、负极直流母线上的全桥子模块级联串以及连接在全桥子模块级联串的子模块直流端口的三有源桥tab，所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的正极和负极运行于伪双极模式；所述方法包括如下步骤：

3、所述三相半桥模块化多电平换流器采用定电压控制，全桥子模块级联串投入运行并输出零电压；

4、当直流线路发生单极接地故障后，将故障极全桥子模块级联串投入运行，使故障极端口处的全桥子模块级联串输出与故障极端口相反的电压，故障极的全桥子模块级联串富裕或欠缺能量通过三有源桥tab与储能设备进行交互，此时能量路由器极间电压下降至原来的一半，进而使能量路由器传输功率降低为原来的一半；非故障极全桥子模块级联串输出零电压，保证非故障极正常运行；

5、当含储能式直流限流模块的能量路由器端口发生双极短路故障后，将正、负极直流母线上的全桥子模块级联串全部投入运行，使能量路由器端口处极间电压为零，通过控制全桥子模块级联串与三有源桥tab、储能设备，使能量路由器输出的全部功率转移至储能设备中。

6、进一步的，正极直流母线上的全桥子模块级联串的一端连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的正极，另一端形成所述含储能式直流限流模块的能量路由器的正极直流端口；负极直流母线上的全桥子模块级联串的一端连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的负极，另一端形成所述含储能式直流限流模块的能量路由器的负极直流端口。

7、与现有技术相比，本发明具有如下特点：

8、1)可实现主动限流，实现直流侧故障穿越。相比于传统三相半桥mmc，其不具备直流故障清除能力，发生直流侧故障后，需要闭锁换流器并跳开交流侧断路器，造成功率传输中断；本发明通过在传统三相半桥mmc端口附加全桥子模块级联串与三有源桥(threeactive bridge，tab)储能模块，可实现在故障期间，mmc正常工作，将功率传输转移至储能设备；故障清除后切换回稳态运行模式，即可实现快速重启，无需充电等准备工作就能恢复功率传输。

9、2)可扩展度高，接入储能设备运行方式灵活。本发明所提含储能式直流限流模块的能量路由器，不仅可正常工作满足中压交流到中压直流的功率传输，还可在储能式直流限流模块中接入tab进行储能，拓宽了能量路由器可消纳的能量来源，增加其运行的灵活性。

技术特征：

1.一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法，其特征在于：所述含储能式直流限流模块的能量路由器包括三相半桥模块化多电平换流器、连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的正、负极直流母线上的全桥子模块级联串以及连接在全桥子模块级联串的子模块直流端口的三有源桥tab，所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的正极和负极运行于伪双极模式；所述方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法，其特征在于：正极直流母线上的全桥子模块级联串的一端连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的正极，另一端形成所述含储能式直流限流模块的能量路由器的正极直流端口；负极直流母线上的全桥子模块级联串的一端连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的直流侧的负极，另一端形成所述含储能式直流限流模块的能量路由器的负极直流端口。

技术总结
一种含储能式直流限流模块的能量路由器直流故障控制方法，能量路由器包括三相半桥模块化多电平换流器、连接在所述三相半桥模块化多电平换流器的正、负极直流母线上的全桥子模块级联串以及连接在全桥子模块级联串的子模块直流端口的三有源桥TAB。能量路由器通过储能设备进行直流故障控制，所述方法包括：单极接地故障穿越控制：通过投入故障极的全桥子模块级联串储能模块，将极间电压降低至原来的一半，将一半的功率转移至储能设备；双极短路故障控制：将全部功率都转移至储能设备中。在故障期间可实现系统稳定运行，阻止桥臂子模块电容放电，以限制电容放电的冲击电流，并且可以保证各个子模块电容电压基本稳定在预设值，便于故障后重启动。

技术研发人员：柳丹,熊平,冀肖彤,李猎,徐驰,江克证,叶畅,胡畔,康逸群,曹侃,蔡萱,熊亮雳,熊昊哲,宿磊,李喆,冯万里,敖禹琦,游力
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5