一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统的制作方法

本发明涉及柔性直流输变电设技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统。

背景技术

随着柔性直流输电技术的快速发展，相对于两电平和三电平换流器，模块化多电平换流器优势越来越明显。由于模块化多电平换流器通常电平数很多，所输出的电压阶梯波已非常接近于正弦波，谐波含量较少。为了减轻控制系统的负担一般也不需要安装专门的交流滤波器。在不考虑电平数、控制技术等其他因素情况下，为了得到质量更好的换流器电流输出波形，换流器出口处谐波通常由谐波阻抗进行压制，该位置的谐波阻抗为0.5倍的桥臂串联电抗和换流变压器的漏抗之和，但是由于计算情况与换流器设备实际运行情况存在差异，且为了节约成本等原因，经常会出现谐波阻抗设计不合适的情况。

为了使输出波形满足使用要求，当谐波阻抗设计较小时，现有的解决办法通常为换流器更换更大的换流变压器或者桥臂电抗器。但是，由于在中低压领域设备柜体比较紧凑，强行更换会影响设备整体绝缘。因此，这种通过设备整改的方式，不仅会占用大量时间、不易实施，同时还会带来更大的资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，以解决现有技术下针对谐波阻抗设计较小情况采用的设备整改方式存在的耗时长、不易实施以及容易损害设备的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，包括：

换流变压器、谐波电抗调节装置、模块化多电平换流器上下桥臂级联模块以及串联在所述模块化多电平换流器上下桥臂级联模块的上下桥臂之间的桥臂电抗器；其中，

所述谐波电抗调节装置串联在所述换流变压器与所述桥臂电抗器之间，用于对模块化多电平换流器出口的谐波电抗进行调节。

进一步，作为优选地，所述谐波电抗调节装置，包括多组由单相电抗器组成的调节单元。

进一步，作为优选地，所述调节单元数量为3组。

进一步，作为优选地，每组所述调节单元中的单相电抗器的数量相同。

进一步，作为优选地，所述单相电抗器的取值小于所述换流变压器的漏抗。

进一步，作为优选地，所述单相电抗器的取值小于所述桥臂电抗器的桥臂电抗。

进一步，作为优选地，所述单相电抗器的取值范围包括0.2-2mH。

进一步，作为优选地，所述谐波电抗调节装置，还用于通过改变所述单相电抗器的串并联方式调节模块化多电平换流器出口的谐波电抗。

进一步，作为优选地，所述谐波电抗调节装置，还用于当所述模块化多电平换流器的调试阶段未满足预设条件时，不接入三相回路。

进一步，作为优选地，所述谐波电抗调节装置为可拆卸与可回收利用装置。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，该系统包括：换流变压器、谐波电抗调节装置、模块化多电平换流器上下桥臂级联模块以及串联在所述模块化多电平换流器上下桥臂级联模块的上下桥臂之间的桥臂电抗器；其中，所述谐波电抗调节装置串联在所述换流变压器与所述桥臂电抗器之间，用于对模块化多电平换流器出口的谐波电抗进行调节。本发明提供的模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，通过谐波电抗调节装置为模块化多电平换流器谐波阻抗设计增加裕度，既不影响设备调试时间，也大大节约了成本，降低了片面的选取参数给工程带来的风险，并能够为同型号产品设计提供准确的参数指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的模块化多电平换流器谐波电抗调节系统的结构示意图；

图2是本发明又一实施例提供的模块化多电平换流器谐波电抗调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，本发明某一实施例提供一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统。如图1所示，该模块化多电平换流器谐波电抗调节系统包括以下四个部分：

换流变压器01、谐波电抗调节装置02、模块化多电平换流器上下桥臂级联模块以及串联在模块化多电平换流器上下桥臂级联模块的上下桥臂之间的桥臂电抗器05；

其中，模块化多电平换流器上下桥臂级联模块包括模块化多电平换流器上桥臂03和模块化多电平换流器下桥臂04；

谐波电抗调节装置02串联在所述换流变压器01与所述桥臂电抗器05之间，用于对模块化多电平换流器出口的谐波电抗进行调节。

本实施例中，需要说明的是，模块化多电平换流器(简称MMC)的六个桥臂不是由多个开关器件串联构成的，而是采用子模块级联的方式。由于其为采用若干子模块构建的大容量直流换流器，因此具有制造难度下降、波形质量好、阶跃电压降低、损耗成倍下降以及故障处理能力强等优点，并广泛应用在柔性直流输电系统中。在实际应用中，在不考虑电平数、控制技术等其他因素情况下，为了得到质量更好的换流器电流输出波形，换流器出口处谐波通常由谐波阻抗进行压制，但如此操作会出现计算值与模块化多电平换流器设备实际运行情况存在差异。而现有技术为了使输出波形满足使用要求，在谐波阻抗设计与实际存在误差时，通常会直接更换桥臂电抗器05或者换流变压器01，这种通过设备整改的方式不仅操作复杂，而且往往会影响设备的正常使用。因此，本实施例旨在提供一种模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，能够有效调节模块化多电平换流器输出未知的谐波阻抗，避免现有方式对设备造成影响，进而造成资源浪费的问题。

具体地，本实施例中主要通过在模块化多电平换流器的桥臂电抗器05与换流变压器01之间串入备用的谐波电抗调节装置02，即在原本固定的谐波电抗设计值中增加了调节裕度。

在某一个具体实施方式中，换流变压器01、谐波电抗调节装置02、模块化多电平换流器上下桥臂级联模块以及桥臂电抗器05需要均放入各自的柜体中，然后再进行连接，如图2所示。其中，谐波电抗调节装置02包括多组调节单元，每组调节单元均由多个单相电抗器组成，在图2中分别对应A、B、C三层调节单元。

作为优选地的实施方式，调节单元数量为3组，且每组所述调节单元中的单相电抗器的数量相同。此外，该单相电抗器主要为取值小于换流变压器01的漏抗以及桥臂电抗器05的桥臂电抗的数值较小的单相电抗器。具体地，该单相电抗器的取值范围包括0.2-2mH。

在某一具体实施方式中，该谐波电抗调节装置02，主要用于通过设备系统参数的需要来灵活的改变电抗器串并联方式，进而优化MMC的性能。具体为将换流变压器01出口的连接电抗值通过增加或者减少的方式进行改变，在调试时可以灵活的变换MMC出口的谐波阻抗，当谐波电抗设计较小时可以进行及时弥补，避免影响设备的调试进度，增加了换流器调试过程中的灵活性核运行过程中的稳定性。

在某一具体实施方式中，当应用该谐波电抗调节装置02进行调试时，主要流程为：当模块化多电平换流器的调试阶段未满足预设条件时，不接入三相回路。其中该预设条件主要是指设备的调试初期，也即当MMC处于调试初期时，谐波电抗调节装置02中A/B/C三层单相电抗器均不接入A/B/C三相回路中，随着系统调试的进行，若控制策略、模块均压策略以及器件响应均可靠的情况下，换流器出口谐波含量仍然非常高，即可将备用谐波电抗调节装置02中A/B/C三层中的单相电抗器根据需要量分别接入A/B/C三相回路中，该过程可遵循接入量从少到多的原则逐步调试；若进行系统调试满意后，未用到备用谐波电抗调节装置02或者装置中剩余未接入的电抗器，均可以将未用到的电抗器取出回收再利用。

综上所述，本发明实施例提供的模块化多电平换流器谐波电抗调节系统，通过谐波电抗调节装置为模块化多电平换流器谐波阻抗设计增加裕度，既不影响设备调试时间，也大大节约了成本，降低了片面的选取参数给工程带来的风险，并能够为同型号产品设计提供准确的参数指导。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，在实际应用中对其实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或页面组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。