[發明專利]直流輸電系統直流側諧振的有源阻尼控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201710287693.0
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106972519B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李暢;李勇;曹一家;朱弘祺
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J1/02
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種直流輸電系統直流側諧振的有源阻尼控制裝置及方法，該裝置包括：諧振阻尼控制單元，用于通過控制諧振阻尼控制系數控制該直流輸電系統直流網絡的諧振阻尼，獲得第一輸出信號；直流穩壓控制單元，用于控制該直流輸電系統的直流穩壓，獲得第二輸出信號；電流內環解耦控制單元，用于控制該直流輸電系統的有功功率，獲得第三輸出信號；NLM信號調制單元，用于將該第一輸出信號、第二輸出信號、第三輸出信號相疊加獲得調制信號，該調制信號經NLM調制后為該直流輸電系統的MMC的IGBT提供觸發脈沖信號，通過本發明，可實現不增加額外損耗和硬件成本抑制模塊化多電平變換器型直流輸電系統直流側電壓和電流的振蕩的目的。

技術領域

本發明涉及直流輸電系統的直流側諧振抑制領域，特別是涉及一種用于抑制模塊化多電平型直流輸電系統直流側諧振的有源阻尼控制裝置及方法。

背景技術

對于兩電平直流微網，交流微網系統，由于電力電子器件IGBT的開通與關斷，在直流側或交流側會產生開關頻率附近的高頻諧波分量，該高頻諧波分量為直流側或交流側LC等值網絡提供了激發諧振的激勵源。當激勵源的頻率等于系統固有頻率時，電壓或電流會出現放大的現象，此時諧振被激發。

目前，在直流輸電系統或者直流微網系統中存在另一種直流側的諧振現象，然而，該諧振現象產生的本質和PWM(Pulse Width Modulation,脈沖寬度調制)諧波源激發的諧振是相同的，都是當激勵的頻率恰好等于系統固有頻率時諧振激發。但是，其機理有所不同。當直流輸電系統啟動時，或者發生功率階躍擾動時，直流網絡端口處的直流電流會存在階躍跳變，由傅里葉分解可知，其中包含各個正弦頻率的激勵源，因此，無論由LC組成的直流網絡固有頻率為多少，諧振都會被激發。

目前，在抑制直流輸電系統直流側諧振方面，大多采用在直流側并聯安裝直流濾波器，或者在直流電纜線路上串聯直流電抗器，又或者通過陷波器的方法抑制直流側電壓電流諧振。然而，這些方法都存在很大的弊端：前兩種方法不僅大大增加了硬件成本和系統體積和額外的硬件功率損耗，而且不能完全抑制直流側諧振現象，并且由于增加的LC元件可能激發出新的頻率點的振蕩；而第三種方法其本質思想是通過回路整形的思想將直流網絡阻抗頻率響應特性的峰值壓低進而抑制諧振，然而，它只能對特定頻率次的諧振進行抑制，并且有可能增大其他頻率點的諧振激發的可能性，另外，由于實際工程中的直流網絡頻率響應很難估計，并不能確定固有頻率，因此，在實現上可行性不高，難以大面積推廣。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種直流輸電系統直流側諧振的有源阻尼控制裝置及方法，以實現不增加額外損耗和硬件成本就可抑制模塊化多電平變換器型直流輸電系統直流側電壓和電流的振蕩的目的。

為達上述及其它目的，本發明提出一種直流輸電系統直流側諧振的有源阻尼控制裝置，包括：

諧振阻尼控制單元，用于通過控制諧振阻尼控制系數控制該直流輸電系統直流網絡的諧振阻尼，獲得第一輸出信號；

直流穩壓控制單元，用于控制該直流輸電系統的直流穩壓，獲得第二輸出信號；

電流內環解耦控制單元，用于控制該直流輸電系統的有功功率，獲得第三輸出信號；

NLM信號調制單元，用于將該第一輸出信號、第二輸出信號、第三輸出信號相疊加獲得調制信號，該調制信號經NLM調制后為該直流輸電系統的MMC的IGBT提供觸發脈沖信號。

進一步地，該諧振阻尼控制單元包括：

第一采樣單元，用于通過電流互感器采集MMC內部三相橋臂環流；

濾波單元，用于將該第一采樣單元的輸出經過低通濾波器得到直流分量，并與該第一采樣單元采樣的三相電流信號相減獲得諧振電流信號；

有源阻尼控制器，用于將該諧振電流信號乘以諧振阻尼控制系數獲得該第一輸出信號。