[发明专利]一种多应用场景交流故障穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种多应用场景交流故障穿越控制方法，包括以下步骤：建立换流器数学模型；建立换流器的交流故障态数学模型；设计非线性控制器；补偿二倍频零序共模电压，抑制直流二倍频。采用反馈线性化原理设计系统的非线性控制器，通过对直轴电流和交轴电流的解耦，实现有功功率和无功功率的快速独立控制以及负序电流抑制。提出了直流电压和电流二倍频分量的抑制策略，根据六个桥臂电压测量值计算直流电压，经过带通滤波器后，得到需要补偿的二倍频零序共模电压。通过仿真得到了发生不同交流故障时，不加入交流故障穿越控制、仅加入负序抑制、加入负序抑制和直流二倍频抑制三种不同策略下的运行结果，验证了控制策略的有效性。

技术领域

本发明涉及交流故障穿越控制技术领域，具体涉及一种多应用场景交流故障穿越控制方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电系统已经成为一种新型的灵活输电方式，特别适用于大规模可再生能源输送、异步电网互联、取代常规直流为短路容量不足的地区供电。

交直流故障穿越能力提升是柔性直流发展和应用亟待解决的关键问题。与常规交流系统不同，交流故障不仅会引起局部交流系统的电压异常，而且会通过侵入柔性直流系统而影响整个柔性直流系统的运行与控制。即使是单相对地短路故障也可能会导致故障交流线路所联接柔直换流器的闭锁，甚至引发整个柔直系统停运，大大降低了柔性直流系统的可靠性和可用率。无论柔直系统在交流侧或直流侧发生故障而闭锁，对于发端和受端的交流系统均构成大容量有功功率冲击，进而引起交流系统暂态过压、过流以及频率稳定问题；而闭锁清除后柔直系统的重启过程对交流系统同样会造成类似的影响。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种多应用场景交流故障穿越控制方法，采用反馈线性化原理设计系统的非线性控制器，通过对直轴电流和交轴电流的解耦，实现有功功率和无功功率的快速独立控制以及负序电流抑制。

为实现上述目的，本发明提供了一种多应用场景交流故障穿越控制方法，包括以下步骤：

建立换流器数学模型；

建立换流器的交流故障态数学模型；

设计非线性控制器；

补偿二倍频零序共模电压，抑制直流二倍频。

可选的，所述建立换流器的交流故障态数学模型，包括：基于对称分量法建立换流器的交流故障态数学模型。

可选的，所述建立换流器数学模型中，所述换流器数学模型包括相互耦合正序模型和负序模型。

可选的，所述建立换流器数学模型中，所述换流器数学模型为：

其中，和为交流系统电压正负序分量，和为换流器输出交流电压正负序分量，和为换流器输出交流电流正负序分量。

可选的，所述设计非线性控制器包括：基于反馈线性化原理设计非线性控制器，通过对直轴电流和交轴电流的解耦，实现有功功率和无功功率的独立控制。

可选的，所述设计非线性控制器中，所述非线性控制器包括正序控制器和负序控制器。

可选的，所示正序控制器和所述负序控制器结构相同。

可选的，所述补偿二倍频零序共模电压，抑制直流二倍频，包括：根据六个桥臂电压测量值计算直流电压，经过带通滤波器后，得到需要补偿的二倍频零序共模电压，补偿二倍频零序共模电压，抑制直流二倍频。