[发明专利]一种减小MMC型直流电网直流侧限流电抗器的方法

说明书

本发明公开了一种减小MMC型直流电网直流侧限流电抗器的方法，属于电力系统输配电领域。较大的限流电抗器会增加直流电网的投资成本，影响直流系统的动态性与稳定性，本发明基于现有MMC基本控制策略，通过引入限流因子这一控制变量，根据直流故障电流的大小自动调节MMC的桥臂参考电压，减小故障后MMC输出直流电压，实现对直流故障电流的抑制。同时，通过将交流侧虚拟阻抗电路经反馈函数映射到功率控制器中，等效增大MMC交流侧阻抗值，有效限制因直流限流导致的交流侧过流，减小注入三相桥臂的交流电流，使直流短路故障时的直流电流与桥臂电流同时得到抑制，降低限流电抗器的限流要求，在减小限流电抗器取值的同时也降低直流断路器的开断要求。

说明书

一种减小MMC型直流电网直流侧限流电抗器的方法

技术领域

本发明涉及一种减小模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)型直流电网直流侧限流电抗器的方法，可应用于基于MMC的多端柔性直流输电系统，属于柔性直流输电领域。

背景技术

柔性直流输电技术没有无功补偿与换向失败的问题，可独立调节有功和无功功率，是解决风电、光电等大规模分布式电源汇集送出和远距离高压大容量输电的有效手段，与交流系统相比，直流系统阻尼较低，故障电流上升速度快、过电流峰值高，对电网安全运行构成极大威胁。

目前柔性直流电网故障清除主要采用高速大容量直流断路器与直流限流电抗器配合清除故障。然而较大的开断电流会加大直流断路器的制造难度与成本，而过大增加限流电抗器不仅会使直流电网建设成本增加，还将影响整个直流系统的动态特性与稳定性。目前MMC限流控制方法大都是通过降低MMC直流输出电压来实现，但直流电压的降低会导致交流侧电压降落，引起严重的交流过流，过大的交流电流注入到三相桥臂会导致桥臂严重过流。目前鲜有涉及共同抑制MMC交、直流侧过流与减小限流电抗器的研究与方法。因此需要设计简单可靠的MMC故障限流方法，来同时限制短路故障后直流侧与交流侧电流幅值，以降低直流侧限流电抗器的限流要求，在减小限流电抗器的大小，同时也降低直流断路器的开断电流。

发明内容

针对现有技术的不足与存在的问题，本发明提供了一种减小MMC型直流电网直流侧限流电抗器的方法，其目的在于直流电网故障后，通过在直流侧引入限流因子K_M与交流侧引入虚拟电抗，使故障时的直流电流与桥臂电流同时得到有效抑制，进而降低直流侧限流电抗器的大小与直流断路器的开断电流。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

步骤1：在所述直流电网稳定运行时，限流因子K_M为1，桥臂参考电压保持正常。

步骤2：在所述直流电网发生直流短路故障后，利用限流因子K_M对桥臂参考电压进行调整，根据故障电流的大小自动降低桥臂参考电压，使MMC输出直流电压降低，抑制直流故障电流。

步骤3：同时，对d、q轴实际电流i_sd、i_sq与给定电流i_sd^*、i_sq^*的偏差进行比例积分控制后，经过计算后得到无功偏差ΔQ，将计算所得的无功功率偏差值ΔQ对电网的实际无功功率测量值Q进行修正，等效增加MMC交流侧阻抗，实现对MMC交流侧过流的抑制。

步骤4：在所述直流电网故障切除后，限流因子恢复至1，无功偏差恢复至0，系统自动恢复正常运行。

具体地，步骤2中对桥臂参考电压进行调整的方法为：在参与调制的桥臂参考电压中乘以限流因子K_M来实时调整桥臂参考电压的大小，限流因子K_M由直流电流实际值与给定值计算得到，具体计算公式如下：