一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)mmc-hvdc的控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，包括以下步驟：1、測(cè)量得到變壓器出口的電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值、通過(guò)1/4周期信號(hào)延遲法獲取正序電壓d軸分量、正序電壓q軸分量、負(fù)序電壓d軸分量和負(fù)序電壓q軸分量；正序電流d軸分量、正序電流q軸分量、負(fù)序電流d軸分量和負(fù)序電流q軸分量；把正負(fù)序分量分離開(kāi)來(lái)，并通過(guò)坐標(biāo)變換得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量；3、將電壓方程分為正序方程和負(fù)序方程，各電氣量正序分量和負(fù)序分量分別用上標(biāo)P、N表示。具有能使柔性直流系統(tǒng)具備不對(duì)稱(chēng)故障穿越能力等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電子和直流輸電技術(shù)，特別涉及一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí) MMC-HVDC的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，而風(fēng)電具有間歇性、不可控、 遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)等特點(diǎn)。柔性直流輸電技術(shù)具有獨(dú)立控制有功無(wú)功、穩(wěn)定交流母線(xiàn)電壓、隔離 干擾和容易構(gòu)成多端直流系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)。
[0003] 在基于電壓源換流器的柔性直流輸電領(lǐng)域，最早使用的是兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其開(kāi) 關(guān)器件耐壓與傳輸功率都受到限制，并且需要加入輸出濾波裝置。為解決這些問(wèn)題，模塊化 多電平換流器開(kāi)始出現(xiàn)并且受到越來(lái)越多的關(guān)注。由電容與全控開(kāi)關(guān)器件、二極管組成子 模塊單元，通過(guò)在換流器正、負(fù)直流母線(xiàn)之間串聯(lián)子模塊單元來(lái)構(gòu)成多電平輸出的結(jié)構(gòu)形 式。這類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（即MMC)有諸多優(yōu)點(diǎn)：制造難度降低、損耗成倍下降、階躍電壓降低、波 形質(zhì)量高、故障處理能力強(qiáng)等，因此也獲得了廣泛應(yīng)用。于2010年投運(yùn)的美國(guó)"Trans Bay Cable"工程、國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成的上海南匯柔性直流輸電工程、南澳風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程， 以及正在建設(shè)的浙江舟山柔性直流工程、大連柔性直流工程都采用這種MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0004] 受端交流電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)序分量,將會(huì)在MMC交流側(cè)和直流側(cè) 產(chǎn)生大量非特征諧波，電壓、電流出現(xiàn)畸變，影響功率傳輸和電壓質(zhì)量，嚴(yán)重故障時(shí)會(huì)對(duì)MMC 的開(kāi)關(guān)元件、二極管、電容等設(shè)備的運(yùn)行安全產(chǎn)生影響，較大的負(fù)序電流可能會(huì)引起系統(tǒng)保 護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致MMC-HVDC運(yùn)行不穩(wěn)定。在實(shí)際工程，若不對(duì)稱(chēng)故障持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，要求換流站 在故障期間持續(xù)運(yùn)行而不閉鎖，必須設(shè)計(jì)不對(duì)稱(chēng)故障情況下MMC-HVDC的控制策略。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí) MMC-HVDC的控制方法，該控制方法抑制了負(fù)序電流，減小了受端交流電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障 對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)以及送端電網(wǎng)造成的影響。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控 制方法，包括以下步驟：
[0007] 1)測(cè)量得到變壓器出口的電壓瞬時(shí)值usa、usb、u s。和電流瞬時(shí)值isa、isb、is。；
[0008] 2)通過(guò)1/4周期信號(hào)延遲法獲取正序電壓d軸分量&、正序電壓q軸分量

【權(quán)利要求】
1. 一種受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，當(dāng)受端電網(wǎng)發(fā)生不對(duì) 稱(chēng)故障時(shí)，該控制方法包括如下步驟： 1) 測(cè)量得到變壓器出口的電壓瞬時(shí)值usa，usb，us。和電流瞬時(shí)值i sa，isb，is。； 2) 通過(guò)1/4周期信號(hào)延遲法獲取正序電壓d軸分量
正序電壓q軸分量
.負(fù)序 電壓d軸分量
：和負(fù)序電壓q軸分量
：；正序電流d軸分量
、正序電流q軸分量'、負(fù) 序電流d軸分量G和負(fù)序電流q軸分量ζ ;電壓矢量u由逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的正序矢量和順 時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的負(fù)序矢量合成，在兩相靜止α β坐標(biāo)系中，將電網(wǎng)電壓表不為：
(1) 式中，ua(t)和…⑴為t時(shí)刻電網(wǎng)電壓換算到α β軸上的值；uP和θρ為電壓正序分 量的幅值及相位；uN和θ Ν為電壓負(fù)序分量的幅值和相位，將（1)進(jìn)行Τ/4延時(shí)得到：
(2) 簡(jiǎn)化后得到：
(3) 結(jié)合式（1)與式（3)可得到兩相α β靜止坐標(biāo)系下電壓正負(fù)序分量的表達(dá)式：
把正負(fù)序分量分離開(kāi)來(lái)，并通過(guò)α β-dq坐標(biāo)變換得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電網(wǎng)電壓的 正負(fù)序分量； 3) 將電壓方程分為正序方程和負(fù)序方程，各電氣量正序分量和負(fù)序分量分別用上標(biāo) Ρ、Ν表不，電壓方程表達(dá)式如下：
(5)
(6) 式中，L為變壓器TM2電抗LM2和和二分之一橋臂電抗U之和，R為逆變器電阻值，正序 控制環(huán)節(jié)的有功電流參考值來(lái)自外環(huán)的定直流電壓控制，無(wú)功電流參考值來(lái)自外環(huán)的定無(wú) 功控制；分析式（6)發(fā)現(xiàn)若負(fù)序電流得到抑制，則
進(jìn)而有
實(shí)時(shí)補(bǔ)償交流系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)引起的負(fù)序電壓，從而抑制負(fù)序電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的柔性直流系統(tǒng)的兩端換流器是采用的模塊化多電平結(jié)構(gòu)的換流器，由6個(gè)橋臂組成， 每個(gè)橋臂由子模塊和橋臂電抗器串聯(lián)組成，通過(guò)控制每個(gè)橋臂的投入、切除子模塊的個(gè)數(shù)， 使交流側(cè)的輸出電壓逼近交流正弦電壓，直流側(cè)的輸出電壓逼近直流電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的提取正負(fù)序分量的方法為T(mén)/4信號(hào)延遲法，相比較瞬時(shí)對(duì)稱(chēng)分量法、二次諧波濾除的 相序分離法算法更加簡(jiǎn)單高效。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的負(fù)序電壓前饋的雙序控制策略是在兩相α β靜止坐標(biāo)系下將負(fù)序電壓的α軸分量、 β軸分量與正序分量的α軸分量、β軸分量相加，形成調(diào)制波的α軸、β軸分量，并經(jīng)過(guò) 坐標(biāo)變換形成三相調(diào)制波。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，通 過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)序電壓前饋的雙序控制策略，輸出電流因負(fù)序分量得到抑制以保持三相對(duì)稱(chēng)，使 換流器在出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)持續(xù)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104218573SQ201410438497
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】夏成軍, 黃浩宇, 梁君君, 李勇 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)