一种柔性互联换流器的环流抑制方法及相关装置与流程

本申请涉及电力电子控制技术，尤其涉及一种柔性互联换流器的环流抑制方法及相关装置。

背景技术：

1、随着分布式能源渗透率的提高、电动汽车的规模化接入和用户负荷的多样化发展，配电网的运行与调度变得更为复杂，并在电能质量、馈线运行和保护设计等方面面临巨大挑战。由于太阳能、风能等分布式能源和电动汽车充放电在时间和空间上的随机性，配电网易出现电压越限、馈线过载、双向潮流等问题，严重影响配电网的安全、经济运行。

2、为打破配电网现有一次设备调控能力不足的局面，学者们提出了积木式多端口柔性互联换流器，然而积木式多端口柔性互联换流器由于和mmc结构相似，也存在和mmc一样的环流问题，环流分量叠加在上下桥臂的电流内，不仅会提高功率开关器件额定电流容量，增加系统成本，并造成功率开关器件发热严重，甚至烧毁，影响装置的使用寿命。因此，实现环流的有效控制是十分有必要的。

技术实现思路

1、本申请提供了一种柔性互联换流器的环流抑制方法及相关装置，用于解决积木式多端口柔性互联换流器环流过大，导致影响装置的使用寿命的问题。

2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种柔性互联换流器的环流抑制方法，应用于pfcm1、pfcm2、pbcm以及chb构成的积木式多端口柔性互联换流器；所述方法包括：

3、获取pfcm1、pfcm2、pbcm上下桥臂模块电压的平均值，分别计算得到各模块的环流电流目标值的幅值；

4、从pbcm的相间均衡的调制中获取pbcm环流电流目标值的频率与相角，并与其对应的环流电流目标值的幅值相乘后得到vpbcf(i)，pfcm1、pfcm2环流电流目标值1的频率与相角分别与其对应的环流电流目标值的幅值相乘后得到icpf1ref(i)、icpf2ref(i)，其中，pfcm1、pfcm2环流电流目标值1的频率与相角和锁相环输出的频率与相角一致；

5、根据pfcm1、pfcm2的最终环流指令值2进行计算得到ilrefpf1(i)、ilrefpf2(i)；

6、采集pfcm1、pfcm2上下桥臂电抗处电流，计算得到环流变化差值δil；

7、对环流电流目标值ilref与δil做差并经过无差拍控制，得到桥臂电压的补偿值；

8、将桥臂电压的补偿值叠加到桥臂电压的调制指令中，实现上下桥臂的电压均衡；

9、在馈线潮流的d轴上叠加一个分量deltd，增加馈线调制，减小环流量。

10、可选地，所述环流电流目标值的幅值的计算方法为：

11、将下桥臂所有模块电压和的平均值减去上桥臂所有模块电压和的平均值的差值，并经过pi得到环流电流目标值的幅值。

12、可选地，所述锁相环输出的频率与相角为：以馈线1为基准输出。

13、可选地，所述pbcm的相间均衡的调制，计算方法包括：

14、采集每相pfcm1、pfcm2、pbcm模块电容电压和的平均值，并与给定值做差经过pi控制器，与装置无功电流同相位，并参考chb的q轴电流与馈线2的q轴电流和的方向。

15、可选地，所述ilrefpf1(i)、ilrefpf2(i)的计算方法，包括：

16、ilrefpf1(i)＝-0.5*vpbcf(i)+icpf1ref(i)，ilrefpf2(i)＝-0.5*vpbcf(i)+icpf1ref(i)。

17、可选地，所述环流变化差值δil的计算方法，包括：

18、下桥臂电抗处的电流与上桥臂电抗处的电流做差并滤除直流分量后为δil。

19、可选地，所述分量deltd是在各自馈线调制上分别叠加，不影响潮流控制。

20、本申请第二方面提供一种柔性互联换流器的环流抑制系统，所述系统包括：

21、第一计算单元，用于获取pfcm1、pfcm2、pbcm上下桥臂模块电压的平均值，分别计算得到各模块的环流电流目标值的幅值；

22、第二计算单元，用于从pbcm的相间均衡的调制中获取pbcm环流电流目标值的频率与相角，并与其对应的环流电流目标值的幅值相乘后得到vpbcf(i)，pfcm1、pfcm2环流电流目标值1的频率与相角分别与其对应的环流电流目标值的幅值相乘后得到icpf1ref(i)、icpf2ref(i)，其中，pfcm1、pfcm2环流电流目标值1的频率与相角和锁相环输出的频率与相角一致；

23、第三计算单元，用于根据pfcm1、pfcm2的最终环流指令值2进行计算得到ilrefpf1(i)、ilrefpf2(i)；

24、第四计算单元，用于采集pfcm1、pfcm2上下桥臂电抗处电流，计算得到环流变化差值δil；

25、第五计算单元，用于对环流电流目标值ilref与δil做差并经过无差拍控制，得到桥臂电压的补偿值；

26、第六计算单元，用于将桥臂电压的补偿值叠加到桥臂电压的调制指令中，实现上下桥臂的电压均衡；

27、第七计算单元，用于在馈线潮流的d轴上叠加一个分量deltd，增加馈线调制，减小环流量。

28、本申请第三方面提供一种柔性互联换流器的环流抑制设备，所述设备包括处理器以及存储器：

29、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

30、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的柔性互联换流器的环流抑制方法的步骤。

31、本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的柔性互联换流器的环流抑制方法。

32、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

33、本申请提供了一种柔性互联换流器的环流抑制方法，通过采样上下桥臂的模块电压差，得到环流电流指令的幅值，pbcm环流指令相位取chb输出的电流相位，pfcm环流指令相位与pbcm环流指令相位差为90°，实现与pbcm解耦控制；采样上下桥臂连续周期内的电流差的差值并滤除环流中的直流分量得到环流值，引入无差拍电流控制，实现上下桥臂均衡控制，增加馈线潮流调制分量，抑制桥臂内环流。从而解决了积木式多端口柔性互联换流器环流过大，导致影响装置的使用寿命的问题。

技术特征：

1.一种柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，应用于pfcm1、pfcm2、pbcm以及chb构成的积木式多端口柔性互联换流器；

2.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述环流电流目标值的幅值的计算方法为：

3.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述锁相环输出的频率与相角为：以馈线1为基准输出。

4.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述pbcm的相间均衡的调制，计算方法包括：

5.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述ilrefpf1(i)、ilrefpf2(i)的计算方法，包括：

6.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述环流变化差值δil的计算方法，包括：

7.根据权利要求1所述的柔性互联换流器的环流抑制方法，其特征在于，所述分量deltd是在各自馈线调制上分别叠加，不影响潮流控制。

8.一种柔性互联换流器的环流抑制系统，其特征在于，包括：

9.一种柔性互联换流器的环流抑制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的柔性互联换流器的环流抑制方法。

技术总结
本申请公开了一种柔性互联换流器的环流抑制方法及相关装置，通过采样上下桥臂的模块电压差，得到环流电流指令的幅值，PBCM环流指令相位取CHB输出的电流相位，PFCM环流指令相位与PBCM环流指令相位差为90°，实现与PBCM解耦控制；采样上下桥臂连续周期内的电流差的差值并滤除环流中的直流分量得到环流值，引入无差拍电流控制，实现上下桥臂均衡控制，增加馈线潮流调制分量，抑制桥臂内环流。从而解决了积木式多端口柔性互联换流器环流过大，导致影响装置的使用寿命的问题。

技术研发人员：范心明,蒋维,李新,董镝,宋安琪,王继慷,刘思达,周尚军,梁年柏,曾庆辉,王俊波,唐琪,李国伟,张殷,吴焯军,章涛
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19