本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種電壓源換流站不平衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代交流配電網(wǎng)中，一方面大城市負(fù)荷密度不斷增大，輸配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，受制于短路容量、電磁環(huán)網(wǎng)等問題，配電網(wǎng)一般采用高壓分區(qū)、中壓開環(huán)的運(yùn)行方式，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備利用率低，可靠性下降，另一方面客戶對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量的要求再不斷提高，大型城市中敏感負(fù)荷逐漸增大，短時(shí)供電中斷也會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失甚至嚴(yán)重的社會(huì)影響。柔性直流輸電采用電壓源換流器，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)有功和無功的傳輸，柔性直流技術(shù)是解決現(xiàn)有配電網(wǎng)存在問題的有效手段之一，柔性直流輸電可以在不增加短路容量的情況下實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、提升電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行效率。

基于柔性直流輸配電的交直流互聯(lián)電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)之一，基于模塊化多電平技術(shù)的發(fā)展，解決了困擾基于兩電平柔性直流輸電發(fā)展的均壓?jiǎn)栴}和損耗大問題，同時(shí)降低了交流系統(tǒng)諧波，使無變壓器連接連接交流系統(tǒng)成為一種可能。從而使換流站總體投資及體積減少成為可能。

不管有無變壓器，對(duì)于不接地、高阻或經(jīng)消弧線圈接地?fù)Q流站，換流站一站發(fā)生非對(duì)稱故障時(shí)，例如單相接地故障，故障站將會(huì)產(chǎn)生零序電壓，基于目前不平衡控制方法是不對(duì)零序電壓進(jìn)行控制的，songhong-seok等人的“dualcurrentcontrolschemeforpwmconverterunderunbalanceinputvoltageconditions”(ieeetranscationonindustial

electronics.1999,46(5):953-959)針對(duì)不對(duì)稱故障，分別進(jìn)行負(fù)序電壓前饋和雙序電流內(nèi)環(huán)控制，但只能抑制負(fù)序電流。陳海榮博士論文“交流系統(tǒng)故障時(shí)vsc-hvdc系統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究”正負(fù)序不對(duì)稱故障進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，在采用雙序電流環(huán)的基礎(chǔ)上，負(fù)序電流的參考值又分抑制交流側(cè)負(fù)序和抑制直流側(cè)二倍頻，但這兩個(gè)目標(biāo)不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。以上推到計(jì)算只針對(duì)負(fù)序進(jìn)行控制，而對(duì)于 本站故障時(shí)零序電壓傳導(dǎo)到對(duì)站，抑制非故障站零序電壓并未進(jìn)行分析研究。

周京華等人申請(qǐng)的“一種基于零序電壓注入的三電平中點(diǎn)電位平衡控制方法”專利(申請(qǐng)?zhí)?01010100682.5)針對(duì)三電平直流電容中性點(diǎn)電壓波動(dòng)，通過采集直流母線側(cè)兩電容電壓計(jì)算中性點(diǎn)電壓是否平衡，通過多載波pwm調(diào)制策略下的矢量控制時(shí)三相電流與中性點(diǎn)電流關(guān)系，選擇零序電壓正負(fù)注入到三相調(diào)制波，實(shí)現(xiàn)控制中性點(diǎn)電位平衡專利，其方法及策略只針對(duì)三電平拓?fù)浼安捎胮wm調(diào)制控制算法引起的直流電容電壓中性點(diǎn)不平衡問題，不能解決交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障產(chǎn)生電壓傳導(dǎo)到對(duì)側(cè)問題，具體見圖3所示。

為了解決零序電壓通過故障換流站傳導(dǎo)到對(duì)側(cè)換流站問題，充分發(fā)揮電壓源換流站隔離交流故障能力，推動(dòng)柔性直流輸電向無變壓器輸配電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，需要一種新的基于電壓源換流器輸配電技術(shù)的交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障不平衡電壓的控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供適用于電壓源換流器輸配電技術(shù)的交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障不平衡電壓的控制方法及系統(tǒng),簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠性高，可以快速、精確的抑制交流零序電壓通過電壓源換流器傳導(dǎo)到對(duì)側(cè)交流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)非故障站交流系統(tǒng)電壓電流的不受故障站的影響。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓檢測(cè)控制生成的零序電壓參考值uoref疊加在由外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制產(chǎn)生的電壓參考波uref上，生成新的電壓參考波uref_new，換流閥根據(jù)新的新的電壓參考波輸出相應(yīng)的相應(yīng)電壓達(dá)到非故障站輸出交流電壓為對(duì)稱正常電壓目的。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓控制生成零序電壓參考值具體指：根據(jù)實(shí)測(cè)交流電壓或直流電壓，計(jì)算得到零序交流電壓uo，零序電壓經(jīng)過選擇器后進(jìn)行低通或帶通濾波，得到零序交流電壓參考值uoref。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制生成的三相交流電壓參考波uref減去零序電壓參考值uoref，得到新的電壓參考波uref_new。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，根據(jù)交流電壓計(jì)算零序電壓方法為三相交流電壓相加除于三，根據(jù)直流電壓計(jì)算零序電壓方法正負(fù)極電 壓相加除于二。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制生成的三相交流電壓參考波uref減去零序電壓參考值uoref，所使用的零序電壓參考值uoref，零序電壓即可以選擇交流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_ac，也可以選擇直流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_dc，也可以選擇將計(jì)算出的零序電壓uo_ac與uo_dc相加除于2，選擇器對(duì)選用的零序電壓進(jìn)行低通或帶通濾波得到uoref。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，即可以應(yīng)用于故障站，也可以應(yīng)用于非故障站，也可以故障站和非故障站同時(shí)應(yīng)用。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括零序電壓檢測(cè)控制單元、外環(huán)控制單元、內(nèi)環(huán)電流控制單元和參考波調(diào)整單元，所述零序電壓檢測(cè)控制單元生成零序電壓參考值，外環(huán)功率控制單元和內(nèi)環(huán)電流控制單元生成基于正負(fù)序分解控制的電壓參考波，零序電壓參考值和基于正負(fù)序分解控制的電壓參考波經(jīng)過參考波調(diào)整單元產(chǎn)生新的電壓參考波，換流閥根據(jù)新的新的電壓參考波輸出相應(yīng)的相應(yīng)電壓達(dá)到非故障站輸出交流電壓為對(duì)稱正常電壓目的。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，零序電壓檢測(cè)控制單元包含交流電壓實(shí)測(cè)模塊、直流電壓實(shí)測(cè)模塊、零序電壓生成模塊、零序電壓選擇模塊、濾波模塊，其中，交流電壓實(shí)測(cè)模塊實(shí)測(cè)交流側(cè)電壓，直流電壓實(shí)測(cè)模塊實(shí)測(cè)直流正負(fù)極電壓，零序電壓生成模塊分別通過交流電壓計(jì)算模塊得到零序電壓uo_ac和直流電壓計(jì)算模塊得到零序電壓uo_dc，零序電壓選擇模塊對(duì)經(jīng)過零序電壓生成模塊生成的零序電壓進(jìn)行選擇，濾波模塊對(duì)零序電壓選擇模塊產(chǎn)生的零序電壓進(jìn)行濾波處理，最終得到零序交流電壓參考值uoref。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，參考波調(diào)整單元包含參考波計(jì)算模塊和限幅模塊，參考波計(jì)算模塊將外環(huán)功率控制單元和內(nèi)環(huán)電流控制單元生成的基于電壓參考波uref減去零序電壓檢測(cè)控制單元產(chǎn)生的零序電壓參考值uoref，得到新的電壓參考波uref_new，限幅模塊對(duì)新的電壓參考比進(jìn)行限幅，限幅幅值小于等于單個(gè)橋臂正常子模塊個(gè)數(shù)。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，零序電壓選擇模塊可以選擇選擇直流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_dc，也可以選擇交流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_ac，選擇將計(jì)算出的零序電壓uo_ac與uo_dc相加除于2。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng),即可以應(yīng)用于故障站，也可以應(yīng)用于非故障站，也可以故障站和非故障站同時(shí)應(yīng)用。

采用上述方案后，本發(fā)明可以快速、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)不平衡電壓的控制，抑制交流零序電壓通過電壓源換流器傳導(dǎo)到對(duì)側(cè)交流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障站與非故障站故障隔離，確保非故障站交流電壓不受故障站不對(duì)稱故障電壓影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種適用于電壓源換流器適用于電壓源換流器輸配電技術(shù)的交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障不平衡電壓的控制方法的控制框圖。

圖2是本發(fā)明中柔性直流輸電示意圖及采用本發(fā)明的控制方法后故障站與非故障站交流電壓波形圖。

圖3是本發(fā)明中不采用本發(fā)明方法時(shí)故障站與非故障站交流電壓波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，抑制交流零序電壓通過電壓源換流器傳導(dǎo)到對(duì)側(cè)交流系統(tǒng)，從而達(dá)到非故障站輸出交流電壓為對(duì)稱正常電壓目的。

圖1是本發(fā)明中一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法的控制框圖，所述的控制方法在外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制產(chǎn)生電壓參考波uref基礎(chǔ)上，減去由零序電壓控制產(chǎn)生的零序電壓參考值，生成新的參考波uref_new,換流站根據(jù)新的uref_new進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)故障站與非故障站交流故障的隔離，非故障站輸出交流電壓為正常電壓。

前述的一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，外環(huán)控制根據(jù)有功功率類控制指令udcref或pref和無功類控制指令qref或usref的輸入，結(jié)合三相實(shí)測(cè)電壓usa、usb、usc經(jīng)過abc/dc變換產(chǎn)生的usd、usq，實(shí)測(cè)三相電流isa、isb、isc經(jīng)過abc/dc產(chǎn)生的isd、isq計(jì)算出當(dāng)前有功功率p和q，計(jì)算出內(nèi)環(huán)電流指令idref和iqref?；谡?fù)序分解的內(nèi)環(huán)控制器根據(jù)外環(huán)輸入idref和iqref指令，結(jié)合經(jīng)過dq變化的電壓usd、usq和電流isd、isq，計(jì)算得到d軸參考波ucdref和q軸電壓參考波ucqref?；趦?nèi)環(huán)電流控制產(chǎn)生的參考電壓ucdref和ucqref經(jīng)過dq/abc反變換產(chǎn)生參考電壓uref。

前述的一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓檢測(cè) 控制單元根據(jù)實(shí)測(cè)交流電壓usa、usb、usc和實(shí)測(cè)直流電壓計(jì)算零序電壓。將實(shí)測(cè)交流電壓usa、usb、usc相加除于三計(jì)算得到零序電壓uo_ac,將實(shí)測(cè)正負(fù)極直流電壓udp、udn相加除于二計(jì)算得到零序電壓uo_dc。

前述的一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓選擇濾波單元對(duì)交流電壓和直流電壓產(chǎn)生的零序電壓進(jìn)行選擇，可以選擇直流側(cè)計(jì)算的零序電壓，也可以選擇交流側(cè)計(jì)算的零序電壓，也可以交直流零序電壓相加除于2得到零序電壓。零序電壓選擇器輸出電壓經(jīng)過低通或帶通濾波器，得到零序交流電壓參考值uo。

前述的一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，參考波調(diào)整調(diào)整單元將內(nèi)環(huán)電流控制產(chǎn)生的參考電壓ucdref和ucqref經(jīng)過dq/abc反變換產(chǎn)生參考電壓uref，減去零序電壓選擇濾波單元產(chǎn)生的零序電壓uo，得到新的參考波uref_new送到閥控系統(tǒng)。

前述的一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，所述控制方法即可以應(yīng)用于故障站，也可以應(yīng)用于非故障站，也可以故障站和非故障站同時(shí)應(yīng)用。

另外，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括零序電壓檢測(cè)控制單元、外環(huán)控制單元、內(nèi)環(huán)控制單元和參考波調(diào)整單元，所述零序電壓檢測(cè)控制單元生成零序電壓參考值，外環(huán)功率控制單元和內(nèi)環(huán)電流控制單元生成基于正負(fù)序分解控制的電壓參考波，零序電壓參考值和基于正負(fù)序分解控制的電壓參考波經(jīng)過參考波調(diào)整單元產(chǎn)生新的電壓參考波，換流閥根據(jù)新的新的電壓參考波輸出相應(yīng)的相應(yīng)電壓達(dá)到非故障站輸出交流電壓為對(duì)稱正常電壓目的。

零序電壓檢測(cè)控制單元包含交流電壓實(shí)測(cè)模塊、直流電壓實(shí)測(cè)模塊、零序電壓生成模塊、零序電壓選擇模塊、濾波模塊，其中，交流電壓實(shí)測(cè)模塊實(shí)測(cè)三相交流電壓usa、usb、usc，直流電壓實(shí)測(cè)模塊實(shí)測(cè)直流正負(fù)極電壓udp、udn，零序電壓生成模塊分別通過交流電壓計(jì)算模塊和直流電壓計(jì)算模塊得到零序電壓u0，零序電壓選擇模塊對(duì)通過交流和直流電壓零序電壓進(jìn)行選擇，零序電壓電壓參考值即可以選擇直流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_dc，也可以選擇交流側(cè)計(jì)算的零序電壓uo_ac，也可以選擇交直流零序電壓相加除于2。濾波模塊對(duì)零序電壓選擇模塊產(chǎn)生的零序電壓進(jìn)行濾波處理，最終得到零序交流電壓參考值。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng)，參考波調(diào)整單元包含參考波計(jì)算模塊和限幅模塊，參考波計(jì)算模塊將外環(huán)功率控制單元和內(nèi)環(huán)電流控制單元生成的基于正負(fù)序分解控制的電壓參考波uref減去零序電壓控制單元產(chǎn)生的零序電壓參考值uo，得到新的電壓參考波uref_new，限幅模塊對(duì)新的電壓參考比進(jìn)行限幅，限幅幅值小于等于單個(gè)橋臂正常子模塊個(gè)數(shù)。

上述一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制系統(tǒng),即可以應(yīng)用于故障站，也可以應(yīng)用于非故障站，也可以故障站和非故障站同時(shí)應(yīng)用。

圖2是兩端柔性直流輸電示意圖，柔性直流輸電采用無變壓器連接，切交流系統(tǒng)為經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，站1發(fā)生c相故障，站1非故障相電壓升高到故障前倍，切相位發(fā)生變化，三相中含有零序電壓，如果不采用本發(fā)明一種一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，故障站站1與非故障站站2波形如圖3所示，圖3中顯示，非故障站站2交流電壓也出現(xiàn)了三相不平衡，站1交流故障經(jīng)過柔性直流傳導(dǎo)到站2，柔性直流換流站未實(shí)現(xiàn)故障隔離功能，采用本發(fā)明的控制方法后故障站與非故障站交流電壓波形圖如圖2所示，站1發(fā)生單側(cè)故障，站2電壓不受影響，仍然為正常電壓。

本發(fā)明以兩端柔性直流輸電為實(shí)施例進(jìn)行介紹實(shí)施方案，但本發(fā)明不限于兩端柔性直流輸電，其適用于兩個(gè)以上電壓源換流站構(gòu)建的直流連接系統(tǒng)，例如統(tǒng)一潮流控制器、多端柔性直流輸電、直流配電網(wǎng)等。

最后應(yīng)該說明的是：結(jié)合上述實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到：本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的專利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。