[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610248973.6
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN107306034A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鋼;盧宇;田杰;姜田貴;董云龍;馮亞東;胡兆慶;王柯;魯江;汪楠楠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/26
• 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)柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種電壓源換流站不平衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代交流配電網(wǎng)中，一方面大城市負(fù)荷密度不斷增大，輸配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，受制于短路容量、電磁環(huán)網(wǎng)等問題，配電網(wǎng)一般采用高壓分區(qū)、中壓開環(huán)的運(yùn)行方式，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備利用率低，可靠性下降，另一方面客戶對供電可靠性、電能質(zhì)量的要求再不斷提高，大型城市中敏感負(fù)荷逐漸增大，短時供電中斷也會帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失甚至嚴(yán)重的社會影響。柔性直流輸電采用電壓源換流器，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)有功和無功的傳輸，柔性直流技術(shù)是解決現(xiàn)有配電網(wǎng)存在問題的有效手段之一，柔性直流輸電可以在不增加短路容量的情況下實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、提升電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行效率。

基于柔性直流輸配電的交直流互聯(lián)電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢之一，基于模塊化多電平技術(shù)的發(fā)展，解決了困擾基于兩電平柔性直流輸電發(fā)展的均壓問題和損耗大問題，同時降低了交流系統(tǒng)諧波，使無變壓器連接連接交流系統(tǒng)成為一種可能。從而使換流站總體投資及體積減少成為可能。

不管有無變壓器，對于不接地、高阻或經(jīng)消弧線圈接地?fù)Q流站，換流站一站發(fā)生非對稱故障時，例如單相接地故障，故障站將會產(chǎn)生零序電壓，基于目前不平衡控制方法是不對零序電壓進(jìn)行控制的，Song Hong-Seok等人的“Dual current control scheme for PWM converter under unbalance input voltage conditions”(IEEE Transcation on Industial

Electronics.1999,46(5):953-959)針對不對稱故障，分別進(jìn)行負(fù)序電壓前饋和雙序電流內(nèi)環(huán)控制，但只能抑制負(fù)序電流。陳海榮博士論文“交流系統(tǒng)故障時VSC-HVDC系統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究”正負(fù)序不對稱故障進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，在采用雙序電流環(huán)的基礎(chǔ)上，負(fù)序電流的參考值又分抑制交流側(cè)負(fù)序和抑制直流側(cè)二倍頻，但這兩個目標(biāo)不能同時實(shí)現(xiàn)。以上推到計算只針對負(fù)序進(jìn)行控制，而對于 本站故障時零序電壓傳導(dǎo)到對站，抑制非故障站零序電壓并未進(jìn)行分析研究。

周京華等人申請的“一種基于零序電壓注入的三電平中點(diǎn)電位平衡控制方法”專利(申請?zhí)?01010100682.5)針對三電平直流電容中性點(diǎn)電壓波動，通過采集直流母線側(cè)兩電容電壓計算中性點(diǎn)電壓是否平衡，通過多載波PWM調(diào)制策略下的矢量控制時三相電流與中性點(diǎn)電流關(guān)系，選擇零序電壓正負(fù)注入到三相調(diào)制波，實(shí)現(xiàn)控制中性點(diǎn)電位平衡專利，其方法及策略只針對三電平拓?fù)浼安捎肞WM調(diào)制控制算法引起的直流電容電壓中性點(diǎn)不平衡問題，不能解決交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障產(chǎn)生電壓傳導(dǎo)到對側(cè)問題，具體見圖3所示。

為了解決零序電壓通過故障換流站傳導(dǎo)到對側(cè)換流站問題，充分發(fā)揮電壓源換流站隔離交流故障能力，推動柔性直流輸電向無變壓器輸配電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，需要一種新的基于電壓源換流器輸配電技術(shù)的交流系統(tǒng)不對稱故障不平衡電壓的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供適用于電壓源換流器輸配電技術(shù)的交流系統(tǒng)不對稱故障不平衡電壓的控制方法及系統(tǒng),簡單實(shí)用、可靠性高，可以快速、精確的抑制交流零序電壓通過電壓源換流器傳導(dǎo)到對側(cè)交流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)非故障站交流系統(tǒng)電壓電流的不受故障站的影響。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓檢測控制生成的零序電壓參考值Uoref疊加在由外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制產(chǎn)生的電壓參考波Uref上，生成新的電壓參考波Uref_new，換流閥根據(jù)新的新的電壓參考波輸出相應(yīng)的相應(yīng)電壓達(dá)到非故障站輸出交流電壓為對稱正常電壓目的。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，零序電壓控制生成零序電壓參考值具體指：根據(jù)實(shí)測交流電壓或直流電壓，計算得到零序交流電壓Uo，零序電壓經(jīng)過選擇器后進(jìn)行低通或帶通濾波，得到零序交流電壓參考值Uoref。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制生成的三相交流電壓參考波Uref減去零序電壓參考值Uoref，得到新的電壓參考波Uref_new。

上述的應(yīng)用于電壓源換流器的不平衡電壓控制方法，根據(jù)交流電壓計算零序電壓方法為三相交流電壓相加除于三，根據(jù)直流電壓計算零序電壓方法正負(fù)極電 壓相加除于二。