一种直流输电系统换流器触发角控制方法和系统与流程

本发明属于直流输电换相，特别是涉及一种直流输电系统换流器触发角控制方法和系统。

背景技术：

1、换相指的是借助于换流阀的开通和关断，使得流经换流器的电流从一个电流路径转移到另一个电流路径，使得交流电压转换成直流电压。在交流电压逆变侧，被关断的电流路径上的阀在反向电压作用的一段时间后，未能恢复阻断能力，这种情况称为换相失败。

2、一般引起换相失败的原因是交流电压跌落或直流电流快速增大等。现有的解决方案是根据交流电压跌落程度，快速控制触发角减小，进而增大熄弧角，来降低换相失败隐患。但是这种方案中是实时控制的，由于检测到交流电压跌落后距离发生换相失败的时间极短，来不及控制触发角减小的可能性很大，控制成功率低。

3、为解决控制时间长的问题，有人提出来预测型控制算法策略，根据电流和电压的值预测提前触发时间。但是该方案对于以角度为基础的控制策略无法适用。

4、综上，现有技术存在控制换相失败反应时间长造成控制成功率低，和预测触发时间难以适用于以角度为基础控制的换流阀导致降低换相失败隐患难的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种直流输电系统换流器触发角控制方法和系统，以解决现有技术中控制换相失败反应时间长造成抵御换相失败成功率低，和预测触发时间难以适用于以角度为基础控制的换流阀导致的降低换相失败隐患难的问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的一种直流输电系统换流器触发角控制方法和系统的技术方案是：

3、一种直流输电系统换流器触发角控制方法，该方法包括如下步骤：1)采集换流器交流电压和直流电流数据，计算交流电压的幅值跌落值和零序值，根据幅值跌落值和零序值计算得到换相失败补偿角；2)将最小熄弧角参考值和补偿角相加得到补偿后的熄弧角，根据时间和电压面积的关系确定补偿后的熄弧角对应的换相裕度面积值；根据换相裕度面积值、交流电压、直流电流和下一个阀的数据，计算得到下一个阀的提前触发时间；3)根据触发时间和角度关系确定出提前触发时间对应的提前触发角度，将所述提前触发角度和下一个阀相位相加得到触发角，根据触发角控制下一个阀，来降低换相失败隐患。

4、有益效果是：通过直流电流和交流电压预测提前触发时间解决了控制反应时间短的问题避免了提高了降低换相失败的成功率；将预测的提前触发时间转换成触发角角度值来适应以角度为基础的换相控制策略，解决了降低换流阀换相失败隐患难的问题，提高了换流阀换相的安全性。

5、作为进一步地改进，在步骤3)中，时间和角度关系为：δθ＝4×freq×ttoamin×1e-7，其中，δθ为提前触发角度，freq为交流频率，ttoamin为提前触发时间；触发角的计算公式为：alp_amin＝nv_phi+δθ，其中，alp_amin为触发角，nv_phi为下一个阀相位。

6、有益效果是：以触发角角度控制换流阀的技术更成熟，因此将目标触发时间转换成提前触发角度便于实现控制目标，准确的降低换相失败安全隐患。

7、作为进一步地改进，该触发角按照预设的触发角变化率控制上述的下一个阀。

8、有益效果是：换流阀的触发角度在调整时，限制单位时间的变化量，使触发角缓慢减小，提高直流系统的安全性。

9、作为进一步地改进，在步骤2)中，换相裕度面积值计算公式为：

10、其中，θ是换相电压的当前相位角，u(θ)是换相电压的峰值，dx是换相电抗，id是直流电流。

11、作为进一步地改进，在步骤2)中，提前触发时间计算公式为：其中，cmaold为换相裕度面积前一个点值，cma为换相裕度面积当前点值，γmin为最小熄弧角参考值，alp_cfp为补偿角，△t为当前计算点与上个点的时间差。

12、作为进一步地改进，在步骤1)中，换相失败补偿角的具体计算公式为：其中，uαβ为三相交流电压clark变换后的矢量幅值，ua、ub、uc为对应a、b、c端的电压值，为一阶惯性环节。

13、本发明还公开了一种直流输电系统换流器触发角控制系统，该系统包括有：处理器，该处理器用于实现直流输电系统换流器触发角控制方法的任意一个实施方式。

技术特征：

1.一种直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，在步骤3)中，所述时间和角度关系为：δθ＝4×freq×ttoamin×1e-7，其中，δθ为提前触发角度，freq为交流频率，ttoamin为提前触发时间；

3.根据权利要求2所述的直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，在步骤3)中，所述触发角按照预设的触发角变化率控制所述的下一个阀。

4.根据权利要求1所述的直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，在步骤2)中，换相裕度面积值计算公式为：其中，θ是换相电压的当前相位角，u(θ)是换相电压的峰值，dx是换相电抗，id是直流电流。

5.根据权利要求4所述的直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，在步骤2)中，提前触发时间计算公式为：其中，cmaold为换相裕度面积前一个点值，cma为换相裕度面积当前点值，γmin为最小熄弧角参考值，alp_cfp为补偿角，△t为当前计算点与上个点的时间差。

6.根据权利要求1所述的直流输电系统换流器触发角控制方法，其特征在于，在步骤1)中，换相失败补偿角的计算公式为：其中，uαβ为三相交流电压clark变换后的矢量幅值，ua、ub、uc为对应a、b、c端的电压值，为一阶惯性环节。

7.一种直流输电系统换流器触发角控制系统，其特征在于，该系统包括有处理器，所述处理器用于处理权利要求数1-6任意一项所述的直流输电系统换流器触发角控制方法。

技术总结
本发明公开了一种直流输电系统换流器触发角控制方法和系统，属于直流输电换相技术领域，直流输电系统换流器触发角控制方法包括如下步骤：1)采集换流器交流电压和直流电流数据，计算得到换相失败补偿角；2)将最小熄弧角参考值和补偿角相加得到补偿后的熄弧角，根据时间和电压面积的关系确定补偿后的熄弧角对应的换相裕度面积值；根据换相裕度面积值、交流电压、直流电流和下一个阀的数据，计算得到下一个阀的提前触发时间；3)根据触发时间和下一个阀相位相加得到触发角，根据触发角控制下一个阀，来降低换相失败隐患。将预测的提前触发时间转换成提前触发角度来适应以角度为基础的换相控制策略，提高了降低换相失败隐患的成功率。

技术研发人员：李泰,苏进国,郝俊芳,郭宏光,曾丽丽,曹森,张青伟,彭忠,荆雪记,李艳梅,胡永昌,张艳浩,肖龙,申帅华,鲁庆华,孙攀磊,李玉龙,程晓磊,曹清易,王祺元
受保护的技术使用者：许继电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15