[發明專利]一種用于VSC-HVDC系統的三相四橋臂換流器的控制方法

無效

• 申請號: 201410515965.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104300561A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 梁海峰;王偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02M7/5387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明解決了配電網中VSC-HVDC系統不能向不平衡負載供電的問題，屬于輸配電技術領域。?

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展、城市化進程的不斷深入，城市負荷快速增長，對城市電網的供電能力和供電質量提出了新的要求。新形勢下交流配電系統存在許多缺陷，如輸電能力不足、供電電壓不穩等，這些因素嚴重制約了交流配電網的進一步發展。直流配電網技術憑借其自身的優勢，成為解決現階段交流電網缺陷的有效手段之一。其中基于電壓源型換流器的高壓直流輸電技術(VSC-HVDC技術)憑借其靈活的有功無功控制、容易構成多端直流輸電以及能夠向無源網絡供電等優點，成為城市配電網改造的理想工具。?

但是由于配電網中存在大量的不平衡負荷，傳統的三相三橋臂VSC-HVDC系統在向不平衡負荷供電時，直流側會產生兩倍頻的波動，一般通過對負序分量進行抑制，達到輸出較為理想的電壓波形。但是由于三相三橋臂換流器的結構限制，傳統控制策略只能起到抑制的作用，無法從根本上消除不平衡負荷造成的影響，不能達到理想的控制效果。本發明通過采用三相四橋臂換流器結構，設計了一種用于VSC-HVDC系統的三相四橋臂換流器的控制方法，成功地解決了VSC-HVDC系統供電不平衡負荷的問題。?

發明內容

本發明的目的在于解決VSC-HVDC系統無法有效地供電不平衡負荷的問題。針對傳統三相三橋臂VSC-HVDC系統不能有效供電不平衡負荷的問題，提出了一種三相四橋臂換流器的VSC-HVDC系統結構，并設計了相應的控制系統，從而保證了VSC-HVDC系統在供電不平衡負荷時，仍然能輸出平衡對稱的交流電壓。?

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：?

一種用于VSC-HVDC系統的三相四橋臂換流器的控制方法，首先通過分析三相四橋臂?VSC-HVDC系統的數學模型，推導得到了參考電壓的控制方程，根據參考電壓的控制方程發明了四橋臂VSC-HVDC系統的上層解耦控制算法；然后通過空間電壓矢量控制算法(SVPWM)，得到了四橋臂VSC-HVDC系統的觸發脈沖，實現了四橋臂VSC-HVDC系統的下層控制；最后通過對系統的仿真分析，驗證了所提控制方法的有效性。?

附圖說明

圖1四橋臂VSC系統結構圖?

圖2交流電壓解耦控制?

圖3三相四橋臂VSC-HVDC系統供電不平衡負載時電壓、電流波形圖?

圖4A相負載突變時電壓、電流波形圖?

文中各符號意義為：u_a、u_b、u_c為交流側輸出的電壓；i_la、i_lb、i_lc為交流側負載電流；i_lm為中性點流過的電流；D_an、D_bn、D_cn為各個基本電壓矢量的占空比；L_m、C_m分別為濾波電感和濾波電容；L_n為中性線電感；R為開關管等效電阻；U_dc為直流側電壓。?

具體實施方式

一種用于VSC-HVDC系統的三相四橋臂換流器的控制方法，主要包括上層控制和下層控制：?

a.上層控制的控制目標是保證換流器輸出abc三相電壓為平衡對稱的工頻電壓；?

b.下層控制的控制目標是生成三相四橋臂VSC換流器各個橋臂所需的觸發脈沖。?

一種用于VSC-HVDC系統的三相四橋臂換流器的控制方法，其上層控制的具體實現過程如下：?

①分析圖1所示的三相四橋臂VSC-HVDC系統結構，可以得到三相四橋臂VSC-HVDC系統的數學模型，具體過程如下：?

由圖1和基爾霍夫定律可得式(1)和式(2)?