[发明专利]一种基于虚拟阻抗的MMC直流侧故障电流抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟阻抗的MMC直流侧故障电流抑制方法，属于输配电技术领域。MMC的直流侧故障会引起开关器件过流，本发明基于现有控制策略，通过将一次系统中的虚拟阻抗并联电路通过反馈函数映射到控制器中，等效增大直流母线阻抗，从而有效抑制MMC直流侧发生故障时故障电流的瞬时上升速度，且不会加快其他类型故障的故障电流上升速度。本发明的核心技术方案是：首先，实时测量MMC系统直流母线电压、电流以及交流侧PCC点有功功率；其次，假设虚拟阻抗电路串联入直流母线处，对直流电流经过该虚拟电路进行直流电压偏差和有功功率偏差计算；最后，将相关的偏差修正量附加到DQ解耦控制器的有功类控制量的测量值上进行修正。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种基于虚拟阻抗的MMC直流侧故障电流抑制方法。

背景技术

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）具有较高电力传输容量、无需大量IGBT压接串联、器件承受电压变化率低以及谐波特性较好等优点，逐渐成为柔性直流输电的发展趋势。

MMC的直流侧故障会引起送端和受端换流器子模块的大幅充、放电，进而引起开关器件过流。与交流故障相比，MMC的直流侧故障发生后的演化速度极快，极易对其余相联MMC的交直流侧的正常运行产生影响，并且在极短的时间内造成开关器件过流。故障工况下开关器件闭锁前流过器件的瞬时电流大小直接影响了开关器件参数的选取。通过控制方式实现对MMC发生直流侧故障时故障电流的抑制，现有研究几乎未有涉及。

发明内容

针对上述背景技术中提到MMC发生直流侧故障的故障电流抑制问题，本发明采用虚拟阻抗控制策略，基于现有DQ解耦控制策略，通过在D轴增加有功控制量的反馈环节，对系统传递函数进行修正，将反馈控制映射到一次系统中形成虚拟阻抗并联电路，等效增大直流母线阻抗，从而能够有效抑制MMC直流侧发生故障时直流电流及桥臂电流的瞬时上升速度。

本发明为控制系统在一次系统中的映射，本身不会对系统的稳态运行工况产生影响；且系统发生交流侧故障等其他故障时，本发明所设计的附加控制不会加快其故障电流的上升速度。本发明的技术方案的特征包括以下步骤：

步骤1：利用电流传感器实时测量MMC系统直流母线电流，利用电压传感器实时测量MMC系统直流母线电压，利用功率测量装置测量MMC系统PCC点处有功功率。步骤2：根据MMC系统电路参数设定虚拟阻抗电路中的电阻值和电抗值，虚拟电阻与虚拟电抗联入系统形式为并联后串联入直流母线处；对直流电流经过虚拟阻抗并联电路进行直流电压偏差计算，依据直流电压偏差进行有功功率偏差计算。步骤3：依据MMC控制器有功类控制量的不同，将相关的偏差修正量附加到DQ解耦控制器的有功类控制量的测量值上进行修正，从而实现对直流故障电流的实时监测与抑制。本发明通过以上三个步骤，能够实现在MMC系统发生直流侧故障时对直流故障电流（直流电流、桥臂电流）的上升速度实现有效抑制。

附图说明

图1为附加到直流母线的虚拟阻抗电路示意图；图2为直流电压偏差与有功功率偏差计算框图；图3为附加有功类控制量偏差的DQ解耦控制器。

具体实施方式

下面将对本发明涉及的一种基于虚拟阻抗的MMC直流侧故障电流抑制方法作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明所要解决的技术问题采用虚拟阻抗控制策略，基于现有DQ解耦控制策略，通过在D轴增加有功控制量的反馈环节，对系统传递函数进行修正，将反馈控制映射到一次系统中形成虚拟阻抗并联电路，等效增大直流母线阻抗，从而能够有效抑制MMC直流侧发生故障时直流电流及桥臂电流的瞬时上升速度。本发明采用如下技术方案实现：