[发明专利]一种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法

摘要

本发明公开了一种受端电网发生故障时MMC-HVDC的控制方法，包括以下步骤：1、测量得到变压器出口的电压瞬时值和电流瞬时值；2、通过1/4周期信号延迟法获取正序电压d轴分量、正序电压q轴分量、负序电压d轴分量和负序电压q轴分量；正序电流d轴分量、正序电流q轴分量、负序电流d轴分量和负序电流q轴分量；把正负序分量分离开来，并通过坐标变换得到同步旋转坐标系下电网电压的正负序分量；3、将电压方程分为正序方程和负序方程，各电气量正序分量和负序分量分别用上标P、N表示。具有能使柔性直流系统具备不对称故障穿越能力等优点。

主权项

一种受端电网发生故障时MMC‑HVDC的控制方法，其特征在于，当受端电网发生不对称故障时，该控制方法包括如下步骤：1)测量得到变压器出口的电压瞬时值u_sa,u_sb,u_sc和电流瞬时值i_sa,i_sb,i_sc；2)通过1/4周期信号延迟法获取正序电压d轴分量正序电压q轴分量负序电压d轴分量和负序电压q轴分量；正序电流d轴分量、正序电流q轴分量负序电流d轴分量和负序电流q轴分量电压矢量u由逆时针方向旋转的正序矢量和顺时针方向旋转的负序矢量合成，在两相静止αβ坐标系中，将电网电压表示为：$\left\{\begin{array}{c}{u}_a\left(t\right)=u^P\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)+u^N\cos (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\\ u_{\mathrm{\β}}\left(t\right)=u^P\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)+u^N\sin (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\end{array}\right.,---\left(1\right)$式中，u_a(t)和u_β(t)为t时刻电网电压换算到αβ轴上的值；u^P和θ^P为电压正序分量的幅值及相位；u^N和θ^N为电压负序分量的幅值和相位，将(1)进行T/4延时得到：$\left\{\begin{array}{c}{u}_a(t-\frac{T}{4})=u^P\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P-\frac{\mathrm{\π}}{2})+u^N\cos (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N+\frac{\mathrm{\π}}{2})\\ u_{\mathrm{\β}}(t-\frac{T}{4})=u^P\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P-\frac{\mathrm{\π}}{2})+u^N\sin (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N+\frac{\mathrm{\π}}{2})\end{array}\right.,---\left(2\right)$简化后得到：$\left\{\begin{array}{c}{u}_a(t-\frac{T}{4})=u^P\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)-u^N\sin (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\\ u_{\mathrm{\β}}(t-\frac{T}{4})=-u^P\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)+u^N\cos (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\end{array}\right.,---\left(3\right)$结合式(1)与式(3)可得到两相αβ静止坐标系下电压正负序分量的表达式：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}^P\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\β}}^P\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\α}}^N\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\β}}^N\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{u}^P\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)\\ u^P\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^P)\\ u^N\cos (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\\ u^N\sin (-\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}^N)\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -1\\ 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 0& 1\\ 0& 1& -1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\β}}\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\α}}(t-\frac{T}{4})\\ u_{\mathrm{\β}}(t-\frac{T}{4})\end{array}\right]=M\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\β}}\left(t\right)\\ u_{\mathrm{\α}}(t-\frac{T}{4})\\ u_{\mathrm{\β}}(t-\frac{T}{4})\end{array}\right],---\left(4\right)$把正负序分量分离开来，并通过αβ‑dq坐标变换得到同步旋转坐标系下电网电压的正负序分量；3)将电压方程分为正序方程和负序方程，各电气量正序分量和负序分量分别用上标P、N表示，电压方程表达式如下：$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{sd}}^P}{\mathrm{dt}}=u_{\mathrm{sd}}^P+{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{sq}}^P-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{sd}}^P-u_d^P\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{sq}}^P}{\mathrm{dt}}=u_{\mathrm{sq}}^P-{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{sd}}^P-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{sq}}^P-u_q^P\end{array}\right.,---\left(5\right)$$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{sd}}^N}{\mathrm{dt}}=u_{\mathrm{sd}}^N-{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{sq}}^N-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{sd}}^N-u_d^N\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{sq}}^N}{\mathrm{dt}}=u_{\mathrm{sq}}^N+{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{sd}}^N-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{sq}}^N-u_q^N\end{array}\right.,---\left(6\right)$式中，L为变压器T_M2电抗L_M2和和二分之一桥臂电抗L₀之和，R为逆变器电阻值，正序控制环节的有功电流参考值来自外环的定直流电压控制，无功电流参考值来自外环的定无功控制；分析式(6)发现若负序电流得到抑制，则进而有实时补偿交流系统不对称引起的负序电压，从而抑制负序电流。