本发明涉及一种柔性直流输电交流侧故障穿越与换流器能量协同方法，属于电力技术领域。
背景技术：
随着风能、太阳能等新能源发电大规模开发及大型城市用电负荷迅猛发展，实现能源供需广域平衡与互联互通更加迫切，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)是解决大规模新能源高效接入的技术，但其内在运行规律与运行机理描述复杂，因此如何实现交流侧故障穿越调控与换流器能量协同控制，提高输电系统的故障保护能力等问题仍需要面对与解决。
目前实际工程应用中，当电网发生严重的三相短路故障时，通过灵活的交流电流控制，使换流器输出电流降低到零，可减少换流器馈入交流系统的短路电流，这样MMC-HVDC能够阻断一侧交流系统故障向联接的另一侧交流系统蔓延；当交流系统出现三相不平衡故障时，功率的波动将改变桥臂子模块的能量分布，能量的改变将引起子模块电容电压的不平衡，子模块电容电压的不平衡将在桥臂中产生大量的谐波环流，谐波电流的存在将增大换流器损耗，并影响输出电压/电流质量。目前交流侧故障期间常见的不平衡控制策略如双dq-pi和αβ-PR，存在需要电压和电流正、负序分解、控制结构复杂、暂态期间动态响应速度较慢、需要根据不同的控制目标进行指令电流计算等缺点，电网电压对称时，2次谐波环流在三相之间按照负序分布三相环流相互抵消，不会流入MMC-HVDC的直流侧，电网电压不对称时，除了负序分量，2次谐波环流还可能包含正序和零序分量，正、负序分量三相相互抵消，不会影响MMC-HVDC的直流侧，而零序分量将流入直流侧，导致直流电压、直流电流和直流侧功率产生波动，并且直流电流的2倍频分量将通过直流输电线路流入其它换流站。因此本发明人提出一种MMC-HVDC的交流侧故障穿越调控与换流器能量协调方法，将非线性电流控制算法与对称分量法结合在一起，构成一种能够处理交流侧不平衡故障的控制系统，协调换流器内部能量的平衡，从而提高柔性直流输电系统的动态稳定性，保证了系统的持续安全稳定运行能力。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服传统不平衡故障控制策略的缺点而提出了一种柔性直流输电交流侧故障穿越与换流器能量协同方法，该方法采用非线性电流控制算法，有效简化内环电流控制结构，无需PI控制器和dq解耦环节，降低了控制的复杂度，并根据交流侧故障协同控制换流器内部能量，提高了柔性直流输电系统安全稳定运行的能力。
本发明的技术特征如下：
一种柔性直流输电交流侧故障穿越与换流器能量协同方法，该方法采用的是外环电压控制，内环非线性电流控制的双环控制方式。非线性电流控制算法是一种根据三相电流参考值来控制的简单算法，相比传统电压控制，简化了内环PI控制和dq解耦环节。通过选择MMC输出的电压v0，让每一相的电流ig(g＝a,b,c)在参考值的范围内。
在交流侧电压平衡且没有故障的时候，非线性电流控制算法控制有功功率P*和无功功率Q*，由式(1)(2)可以求出dq轴电流分量和的参考值，经过dq/αβ和αβ/abc坐标系变换求出三相电流的参考值，通过调制策略得出上下桥臂处于导通状态的子模块数量nupi和nlowi，最后通过排序算法来平衡子模块电容电压，使换流器内部能量控制达到最佳。
在交流侧发生故障的时候，不管是单相接地故障还是相间故障，都会造成电压不平衡，本发明将非线性电流控制算法与对称分量法结合在一起，构成一种能够处理交流侧不平衡故障的控制系统，完成交流侧故障穿越和换流器内部能量的协同控制。该系统可以独立的计算正序电流和负序电流的参考值，并且可以对正序电流和负序电流进行线性组合从而得出组合电流的参考值。有功功率P和无功功率Q可以表示为正负序电压和电流的函数。
附图说明
图1是非线性电流控制算法的结构框图。
图2是非线性电流控制系统在不平衡故障下的结构框图。
具体实施方式
以下将结合图和具体实施过程对本发明作进一步详细说明：
当MMC交流侧电压平衡且没有故障的时候，MMC的输出电压u0仅取与电网电压ug最相近的值，上下桥臂电压分别为和其中k＝nlow，为下桥臂导通的子模块数目，UDC为MMC直流侧电压，uC为子模块电容电压，图1给出了计算MMC上下桥臂导通的子模块数目的算法，floor为向下取整函数。
在如图2所示内环控制为非线性电流控制的系统中，当MMC交流侧发生不平衡故障时，首先通过采用延迟信号消除的对称分量法将电网电压uabc分解为正序分量up和负序分量un，上方的PI控制器通过向电网注入正序无功功率来使正序电压稳定在额定值，但是的值受MMC额定电流的限制，为了保证正序有功功率为0，将d轴正序电流的参考值设为0，由dq轴的正序电流参考值和和正序相角θ可以求出三相正序电流的参考值在下方的PI控制器里，将负序电压的参考值设为0，PI控制器输出电流由于负序无功功率可以改变负序电压un，的值又受到MMC额定电流的限制，为了保证负序有功功率为0，将d轴负序电流参考值也设为0，由负序电流参考值和和负序相角θ可以求出三相负序电流的参考值最后通过正负序电流参考值和PI控制器的常数求出三相电流的参考值最后根据新型协同控制策略得出上下桥臂处于导通状态的子模块数量nupi和nlowi，实现交流侧故障穿越与换流器能量的协同控制。