[發(fā)明專利]柔性直流輸電系統(tǒng)中諧振的主動(dòng)抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410184331.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN105098779A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐欣;曾啟明;陳偉樂;李建霖;張武其
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)中諧振的主動(dòng)抑制方法，即虛擬非基波正序電阻的控制方法，從而抑制交流側(cè)電網(wǎng)故障引起的諧波向直流側(cè)傳播。

背景技術(shù)

基于電壓源型換流器(VoltageSourceConverter,VSC)的柔性直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)采用可控關(guān)斷型電力電子器件和PWM技術(shù)，它既可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，又能向無源系統(tǒng)供電。在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)，直流電流方向反轉(zhuǎn)而直流電壓極性不變，且換流器之間無需通信，有利于構(gòu)成既能方便地控制潮流又有較高可靠性的并聯(lián)多端直流輸電系統(tǒng)。因此，柔性直流輸電系統(tǒng)在連接分散的小型發(fā)電廠(如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等)到電網(wǎng)、向遠(yuǎn)距離負(fù)荷供電、構(gòu)筑城市直流配電網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

當(dāng)交流電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生非基波正序電壓分量和電流分量（基波負(fù)序分量、零序分量以及諧波分量），并增加換流變壓器的飽和程度，激發(fā)換流變注入更大的低次諧波，增大功率器件承受的電氣應(yīng)力，且VSC-HVDC的從交流側(cè)看進(jìn)去的阻抗在低頻段大部分容性使得系統(tǒng)易發(fā)生諧振，導(dǎo)致?lián)Q流站熱過載和波形質(zhì)量問題凸顯。

對(duì)于這一問題，現(xiàn)行有以下幾種解決方法：

1、安裝濾波器。在交、直流側(cè)安裝濾波器可以對(duì)交流側(cè)非基波正序分量向直流側(cè)傳播起到一定的抑制作用，但此類方法會(huì)降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性且無源濾波器的抑制能力有限。

2、雙序電流控制。柔性直流輸電系統(tǒng)中采用雙序電流內(nèi)環(huán)控制器可以分別實(shí)現(xiàn)抑制交流系統(tǒng)負(fù)序電流或抑制有功功率的2次諧波分量的控制目標(biāo)，但是不能解決低次諧波產(chǎn)生諧振問題。

3、負(fù)序分量前饋控制。針對(duì)負(fù)序電壓向直流側(cè)傳播問題，研究人員提出了主動(dòng)抑制的方法，其思想為在換流器控制中引入負(fù)序控制算法，很好的抑制了負(fù)序電流和減小了直流側(cè)二次諧波電壓，但此類對(duì)負(fù)序電壓的傳播有針對(duì)性的抑制，難以解決由非特征諧波從交流側(cè)向直流側(cè)傳播引起的波形質(zhì)量和諧振問題。

4、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)整定方法。針對(duì)輸電系統(tǒng)存在的某次諧波，通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)來避免該次諧波產(chǎn)生的諧振，這種方法比較經(jīng)濟(jì)，但容易顧此失彼。

綜上所述，現(xiàn)有的抑制柔性直流輸電系統(tǒng)中諧波的傳播的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用中未能有效抑制低次諧波在柔性直流輸電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧振問題，因而，提出一種主動(dòng)全面抑制柔性直流輸電系統(tǒng)中諧波傳播的方法有著重大的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的問題本發(fā)明提出一種柔性直流輸電系統(tǒng)中諧振的主動(dòng)抑制方法--虛擬非基波正序電阻的控制方法，從而抑制交流側(cè)電網(wǎng)故障引起的諧波向直流側(cè)傳播。本發(fā)明的目的是克服已有的方法的不足，通過扼制換流站輸出電抗支路的基波負(fù)序、零序和諧波電流，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)全面的阻尼交流側(cè)非基波正序分量向直流側(cè)傳播，減小功率開關(guān)器件承受的電氣應(yīng)力的同時(shí)，避免低次諧波在VSC-HVDC中產(chǎn)生的諧振，提高系統(tǒng)故障下運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

（1）首先，VSC-HVDC的交流電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，將變壓器、負(fù)荷分別看作諧波電壓源和諧波電流源，建立僅考慮非基波正序分量作用的低頻阻抗模型；

（2）其次，在非基波正序分量作用的阻抗模型上，通過附加算法在控制系統(tǒng)中電阻信號(hào)流支路，通過傳遞函數(shù)方框圖的等效變換將電抗器和電阻兩條信號(hào)流支路合并為一條信號(hào)流支路，實(shí)現(xiàn)在輸出電抗器支路增大非基波正序電阻（等效于在輸出電抗支路串聯(lián)了一個(gè)虛擬非基波正序電阻），且不影響支路的基波電阻；

（3）最后，根據(jù)阻尼要求，利用非基波正序分量的低頻阻抗模型確定虛擬非基波正序電阻的大小。

本發(fā)明公布的虛擬非基波正序電阻的控制方法的有益效果是：

換流器輸出電抗支路中串聯(lián)一個(gè)虛擬非基波正序電阻，通過扼制換流站輸出電抗支路的基波負(fù)序、零序和諧波電流，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)全面的抑制交流側(cè)非基波正序分量向直流側(cè)傳播，從而減少功率開關(guān)器件承受的電氣應(yīng)力和抑制系統(tǒng)諧振，提高系統(tǒng)故障下運(yùn)行的安全性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案、目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述：

圖1為VSC-HVDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為送端換流站交流側(cè)故障時(shí)交流電流波形圖；

圖3為柔性直流輸電系統(tǒng)交直流側(cè)的諧波傳遞規(guī)律示意圖；

圖4為虛擬非基波正序電阻的控制框圖；

圖5為圖4等效控制框圖。

具體實(shí)施方式