一种受端电网发生故障时mmc-hvdc的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，包括以下步骤：1、测量得到变压器出口的电压瞬时值和电流瞬时值、通过1/4周期信号延迟法获取正序电压d轴分量、正序电压q轴分量、负序电压d轴分量和负序电压q轴分量；正序电流d轴分量、正序电流q轴分量、负序电流d轴分量和负序电流q轴分量；把正负序分量分离开来，并通过坐标变换得到同步旋转坐标系下电网电压的正负序分量；3、将电压方程分为正序方程和负序方程，各电气量正序分量和负序分量分别用上标P、N表示。具有能使柔性直流系统具备不对称故障穿越能力等优点。
【专利说明】-种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力电子和直流输电技术，特别涉及一种受端电网发生故障时 MMC-HVDC的控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着风力发电技术的发展，风电场的规模越来越大，而风电具有间歇性、不可控、 远离主干电网等特点。柔性直流输电技术具有独立控制有功无功、稳定交流母线电压、隔离 干扰和容易构成多端直流系统等优点，非常适合于大型风电场并网。
[0003] 在基于电压源换流器的柔性直流输电领域，最早使用的是两电平拓扑结构，其开 关器件耐压与传输功率都受到限制，并且需要加入输出滤波装置。为解决这些问题，模块化 多电平换流器开始出现并且受到越来越多的关注。由电容与全控开关器件、二极管组成子 模块单元，通过在换流器正、负直流母线之间串联子模块单元来构成多电平输出的结构形 式。这类拓扑结构（即MMC)有诸多优点：制造难度降低、损耗成倍下降、阶跃电压降低、波 形质量高、故障处理能力强等，因此也获得了广泛应用。于2010年投运的美国"Trans Bay Cable"工程、国内已经建成的上海南汇柔性直流输电工程、南澳风电场柔性直流输电工程， 以及正在建设的浙江舟山柔性直流工程、大连柔性直流工程都采用这种MMC拓扑结构。
[0004] 受端交流电网发生不对称故障时，会产生负序分量,将会在MMC交流侧和直流侧 产生大量非特征谐波，电压、电流出现畸变，影响功率传输和电压质量，严重故障时会对MMC 的开关元件、二极管、电容等设备的运行安全产生影响，较大的负序电流可能会引起系统保 护动作，导致MMC-HVDC运行不稳定。在实际工程，若不对称故障持续时间较长，要求换流站 在故障期间持续运行而不闭锁，必须设计不对称故障情况下MMC-HVDC的控制策略。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种受端电网发生故障时 MMC-HVDC的控制方法，该控制方法抑制了负序电流，减小了受端交流电网发生不对称故障 对柔性直流输电系统以及送端电网造成的影响。
[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控 制方法，包括以下步骤：
[0007] 1)测量得到变压器出口的电压瞬时值usa、usb、u s。和电流瞬时值isa、isb、is。；
[0008] 2)通过1/4周期信号延迟法获取正序电压d轴分量&、正序电压q轴分量
【权利要求】
1. 一种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，当受端电网发生不对 称故障时，该控制方法包括如下步骤： 1) 测量得到变压器出口的电压瞬时值usa，usb，us。和电流瞬时值i sa，isb，is。； 2) 通过1/4周期信号延迟法获取正序电压d轴分量
正序电压q轴分量
.负序 电压d轴分量
：和负序电压q轴分量
：；正序电流d轴分量
、正序电流q轴分量'、负 序电流d轴分量G和负序电流q轴分量ζ ;电压矢量u由逆时针方向旋转的正序矢量和顺 时针方向旋转的负序矢量合成，在两相静止α β坐标系中，将电网电压表不为：
(1) 式中，ua(t)和…⑴为t时刻电网电压换算到α β轴上的值；uP和θρ为电压正序分 量的幅值及相位；uN和θ Ν为电压负序分量的幅值和相位，将（1)进行Τ/4延时得到：
(2) 简化后得到：
(3) 结合式（1)与式（3)可得到两相α β静止坐标系下电压正负序分量的表达式：
把正负序分量分离开来，并通过α β-dq坐标变换得到同步旋转坐标系下电网电压的 正负序分量； 3) 将电压方程分为正序方程和负序方程，各电气量正序分量和负序分量分别用上标 Ρ、Ν表不，电压方程表达式如下：
(5)
(6) 式中，L为变压器TM2电抗LM2和和二分之一桥臂电抗U之和，R为逆变器电阻值，正序 控制环节的有功电流参考值来自外环的定直流电压控制，无功电流参考值来自外环的定无 功控制；分析式（6)发现若负序电流得到抑制，则
进而有
实时补偿交流系统不对称引起的负序电压，从而抑制负序电流。
2. 根据权利要求1所述的受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的柔性直流系统的两端换流器是采用的模块化多电平结构的换流器，由6个桥臂组成， 每个桥臂由子模块和桥臂电抗器串联组成，通过控制每个桥臂的投入、切除子模块的个数， 使交流侧的输出电压逼近交流正弦电压，直流侧的输出电压逼近直流电压。
3. 根据权利要求1所述的受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的提取正负序分量的方法为T/4信号延迟法，相比较瞬时对称分量法、二次谐波滤除的 相序分离法算法更加简单高效。
4. 根据权利要求1所述的受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，所 述的负序电压前馈的双序控制策略是在两相α β静止坐标系下将负序电压的α轴分量、 β轴分量与正序分量的α轴分量、β轴分量相加，形成调制波的α轴、β轴分量，并经过 坐标变换形成三相调制波。
5. 根据权利要求1所述的受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，其特征在于，通 过设计负序电压前馈的双序控制策略，输出电流因负序分量得到抑制以保持三相对称，使 换流器在出现不对称故障时持续运行。
【文档编号】H02J3/00GK104218573SQ201410438497
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】夏成军, 黄浩宇, 梁君君, 李勇 申请人:华南理工大学