[发明专利]柔性直流换流阀暂态电流试验系统的电流控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种柔性直流换流阀暂态电流试验系统的电流控制方法及系统，该方法包括：对试验系统的输出电流和参考电流的差值进行PI调节，得到第一电压；以参考电流作为试验系统开环传递函数的输入量，通过前馈系数调节后生成电压前馈项；将电压前馈项与第一电压进行求和，将求和结果除以试验系统中储能系统端口的电压得到占空比；对占空比进行PWM调制生成PWM信号，根据该PWM信号对试验系统中的变换器进行控制，该变换器的输出电流为试验电流，供待测换流阀使用。本发明通过采用可调前馈强度的电流PI闭环控制，在实现对各频率分量电流快速跟踪给定的前提下，有效消除了静态误差，提高了系统鲁棒性，能够满足柔性直流换流阀短路电流波形要求。

技术领域

本发明涉及一种柔性直流换流阀暂态电流试验系统的电流控制方法及系统，属于柔性直流输电换流阀试验技术领域。

背景技术

柔性直流输电(VSC-HVDC)的核心设备是柔性直流输电换流阀，其子模块的电路原理图如图1所示。在工程应用之前，换流阀组件必须进行型式试验，而短路电流试验作为其型式试验中一项重要试验项目，可采用基于储能及功率变换方案的柔性直流换流阀暂态电流试验系统，其电气原理图如图2所示。该柔性直流换流阀暂态电流试验系统包括整流系统、储能系统、功率变换器和晶闸管阀，电网电源通过整流系统对储能系统进行充电，然后通过由N个并联的、采用交错并联技术调制的Buck变换器(也称为降压变换器)对试品MMC阀释放电流，而晶闸管阀在Buck变换器输出电流时为导通状态，承受大电流应力，在Buck变换器闭锁时，为关断状态，承受试品MMC阀两端高电压。该试验系统用于为试品MMC阀提供满足试验要求的试验电流，以达到试验验证的目的。

为了满足柔性直流换流阀短路电流波形的要求，柔性直流换流阀暂态电流试验系统需要输出由不同频率分量合成的试验电流，其试验电流频率成分丰富，且试验电流幅值大，要求响应速度快，然而常规的控制方式难以满足试验要求。其中，开环控制方式无法满足试验电流的闭环控制，受试验系统参数变化影响大；常规电流PI闭环控制受PI控制器固有特性无法对高频分量进行有效控制；电流PI闭环控制仅对特定的电流频率分量有效，不适应于频率分量丰富的应用场景；滞环控制方式无法实现无静差快速跟踪电流给定，同样不能满足适应换流阀暂态试验电流的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流换流阀暂态电流试验系统的电流控制方法及系统，用于解决目前电流控制方法无法满足暂态试验电流需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性直流换流阀暂态电流试验系统的电流控制方法，包括以下步骤：

1)获取试验系统的输出电流，对该输出电流和参考电流的差值进行PI调节，得到第一电压；

2)以参考电流作为试验系统开环传递函数的输入量，并通过前馈系数调节后生成电压前馈项；

3)将得到的电压前馈项与第一电压进行求和，将求和结果除以试验系统中储能系统端口的电压得到占空比；

4)对得到的占空比进行PWM调制，生成PWM信号，根据该PWM信号对试验系统中的变换器进行控制，该变换器的输出电流为试验电流，供待测换流阀使用。

本发明的有益效果是：通过采用可调前馈强度的电流PI闭环控制，在实现对各频率分量电流快速跟踪给定的前提下，有效消除了静态误差，提高了系统鲁棒性，能够使得柔性直流换流阀暂态电流试验系统的输出电流，能够满足柔性直流换流阀短路电流波形要求。

进一步的，为了提高控制可靠性，若试验系统中的变换器采用Buck变换器，则PWM调制采用并联交错控制方式。

进一步的，为了获取可靠的参考电流，所述参考电流按照短路电流试验要求的试验电流进行设定。

进一步的，为了实现前馈强度的调节，所述前馈系数的取值范围为0～1。