[发明专利]降低柔性直流输电换流阀电流峰值的环流控制策略

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统控制技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电系统中可降低阀电流峰值的环流控制策略。

背景技术

柔性直流输电系统指的是基于电压源换流器(Volatge Source Converter,VSC)的高压直流输电系统(HVDC)，具有可同时独立调节有功功率和无功功率、不存在换相失败问题、可向无源系统供电、谐波水平低等优点，主要应用于风电并网、孤岛供电、异步联网等领域，是高压直流输电领域的研究热点和发展方向。

随着柔性直流工程向超高电压，超大功率发展，阀组能力发挥到接近极限。交流侧电压跌落时，会引起换流阀过流，因此，可能会触发保护，使换流器闭锁甚至跳闸，降低了柔性直流输电系统的供电可靠性。目前，主要依靠换流阀电流控制来抑制故障电流的上升，但由于采样延时、控制器计算和通讯的延时，出现故障的瞬间，桥臂电流峰值的过流还是会导致保护电路动作。

为提高柔性直流输电系统交流低电压故障的穿越能力，本发明提出了一种降低柔性直流输电换流阀电流峰值的环流控制策略，通过环流控制策略降低换流阀的电流峰值，尤其是降低交流侧故障后桥臂电流的峰值，使其不超过桥臂过流保护限值，提高柔性直流输电系统穿越交流低电压故障的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的降低柔性直流输电换流阀的环流控制策略，以提高柔性直流输电系统交流低电压故障的穿越能力。

为实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种降低柔性直流输电换流阀电流峰值的环流控制策略，所述柔性直流输电换流阀是模块化多电平电压源型换流阀，所述环流控制策略，是在换流阀基波电流及直流分量基础上叠加二倍频环流分量，此二倍频环流分量是由环流控制策略生成的幅值和相角分别可控的环流分量或根据需要不使能环流控制时引入的自然环流，可降低换流阀电流峰值，尤其是降低交流侧故障后桥臂电流峰值，使其不超过桥臂过流保护限值，提高柔性直流输电系统交流故障穿越能力。

所述幅值和相角分别可控的环流控制策略由环流外环控制和环流内环控制两部分组成。

所述环流外环控制是由柔性直流输电系统交流侧有功功率、无功功率和换流阀目标电流峰值按环流参考值算法计算得到dq轴环流参考值。

所述环流内环控制由dq轴环流参考值得到ABC三相环流电压参考值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的降低柔性直流输电换流阀电流峰值的环流控制策略，可降低满功率和轻度过载时的换流阀电流峰值，降低了柔性直流输电系统交流侧电压跌落故障时的换流阀电流峰值，以提高柔性直流输电系统的交流低电压故障的穿越能力。

(2)本发明提供的降低柔性直流输电换流阀电流峰值的环流控制策略，原理简单、思路清晰，便于实现。

附图说明

图1环流控制策略原理。

图2环流可控的柔性直流输电控制框图。

图3环流外环控制框图。

图4环流内环控制框图。

图5B相下桥臂电流波形。

图6有功功率波形。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明的环流控制策略原理如图1所示。图中曲线1为无环流时换流阀电流，曲线2和曲线3分别为不使能环流控制时的自然环流和换流阀电流，曲线4和曲线5分别为通过控制策略注入的幅值与相角分别可控的环流和注入可控环流后的换流阀电流。从图中曲线5可以看出通过环流控制，降低了换流阀电流峰值，因而可提高柔性直流输电系统交流低电压故障的穿越能力。所述柔性直流输电换流阀是模块化多电平电压源型换流阀，所述环流控制策略，是在换流阀基波电流及直流分量基础上叠加二倍频环流分量，此二倍频环流分量是由环流控制策略生成的幅值和相角分别可控的环流分量或根据需要不使能环流控制时引入的自然环流。叠加二倍频环流分量后，可降低换流阀的电流峰值，尤其是降低交流侧故障后桥臂的电流峰值，使其不超过桥臂过流保护限值，因而可提高柔性直流输电系统交流低电压故障的穿越能力。所述环流控制策略由环流外环控制和环流内环控制两部分组成，实现环流的幅值和相角的分别可控，进而控制环流与换流阀基波电流叠加后的换流阀电流峰值。实现环流可控的柔性直流输电控制如图2所示，由环流控制和系统控制两部分组成。