[發(fā)明專利]特高壓模塊化多電平柔性直流輸電運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107317350A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂莉;楊杰;陽岳希;鄭偉;楊勇;錢康;安亮亮;韓旭杉;馬彥宏
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院;國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)甘肅省電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/00
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓直流輸電換流器控制策略領(lǐng)域，特別涉及一種用于換流器運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化控制方法，尤指一種特高壓模塊化多電平柔性直流輸電運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

將柔性直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用于用于架空線可大幅降低建設(shè)成本并增加線路傳輸容量，然而對于MMC而言，實(shí)際運(yùn)行時子模塊電容電壓呈現(xiàn)低頻周期性波動，受制于子模塊IGBT器件的電壓關(guān)斷能力，子模塊電容電壓的波動幅值需在規(guī)定范圍內(nèi)，而子模塊電容電壓與系統(tǒng)功率運(yùn)行點(diǎn)直接相關(guān)，系統(tǒng)功率運(yùn)行區(qū)間將因此受到限制。增大子模塊電容值可以降低其電壓波動幅值，但子模塊制造成本及換流器占地也隨之增加。因此，如何在現(xiàn)有設(shè)備的條件下，優(yōu)化或擴(kuò)大系統(tǒng)的功率運(yùn)行區(qū)間具有十分重要的意義。

目前，用于換流器運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化控制方法的主要方法是通過增大換流器子模塊電容值或改變橋臂電抗值實(shí)現(xiàn)，但仍存在以下幾點(diǎn)問題有待于進(jìn)一步解決，包括：

1)增大換流器內(nèi)部元件參數(shù)勢必會增大元件本身的體積，進(jìn)而增大換流站的建設(shè)面積。

2)在換流器內(nèi)部對其結(jié)構(gòu)以及元件進(jìn)行改造，工程復(fù)雜且投資較高，同時換流器原有性能將發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種特高壓模塊化多電平柔性直流輸電運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化設(shè)計方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。通過本發(fā)明方法對換流器運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化結(jié)果可靠性強(qiáng)；本發(fā)明簡單易實(shí)現(xiàn)，施加優(yōu)化控制后換流器子模塊電容電壓波動得到很好地抑制，功率運(yùn)行區(qū)間得到顯著提升。并且本發(fā)明方法具有適用性。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

特高壓模塊化多電平柔性直流輸電運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：

步驟1：通過電流互感器測量得到換流器上下橋臂電流，求平均值得到故障后因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的電流誤差；

步驟2：將電流誤差進(jìn)行積分得到因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的環(huán)流壓降；

步驟3：將直流電壓、換流器內(nèi)部相電動勢與環(huán)流壓降進(jìn)行運(yùn)算得到上、下橋臂電壓參考值并參與調(diào)制。

步驟1所述的故障后因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的電流誤差按如下公式計算：

其中，i_pj、i_nj分別為通過電流互感器測量的換流器上、下橋臂電流。

步驟2所述的因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的環(huán)流壓降按照如下公式計算：

其中，L為換流器橋臂電抗。

步驟3所述的上橋臂電壓參考值按照如下公式計算：

其中，U_dc為直流電壓，e_j為換流器內(nèi)部相電動勢。

本發(fā)明的有益效果在于：通過電流互感器測量得到換流器上下橋臂電流，求平均值得到因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的電流誤差；將電流誤差進(jìn)行積分得到因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的環(huán)流壓降；將直流電壓、換流器內(nèi)部相電動勢與環(huán)流壓降進(jìn)行運(yùn)算得到上、下橋臂電壓參考值并參與調(diào)制。可以達(dá)到如下有益技術(shù)效果：

(1)無需對換流器內(nèi)部元件進(jìn)行改造，無需改變系統(tǒng)參數(shù)，保證了換流器原有的性能；

(2)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上優(yōu)化了換流器功率運(yùn)行區(qū)間，保證了原有的建設(shè)占地面積和較低的投資成本。

(3)不僅對換流器功率運(yùn)行區(qū)間進(jìn)行了優(yōu)化，同時降低了子模塊電容電壓波動，抑制了橋臂環(huán)流。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的用于換流器運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化控制方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實(shí)施方式。

參見圖1及圖2所示，通過本發(fā)明方法對換流器運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化結(jié)果可靠性強(qiáng)；在任何工況條件下均能夠使用本發(fā)明方法。本發(fā)明的特高壓模塊化多電平柔性直流輸電運(yùn)行區(qū)間優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：

步驟1：通過電流互感器測量得到換流器上下橋臂電流，求平均值得到故障后因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的電流誤差；

步驟2：將電流誤差進(jìn)行積分得到因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的環(huán)流壓降；

步驟3：將直流電壓、換流器內(nèi)部相電動勢與環(huán)流壓降進(jìn)行運(yùn)算得到上、下橋臂電壓參考值并參與調(diào)制。

步驟1所述的故障后因橋臂相間環(huán)流產(chǎn)生的電流誤差按如下公式計算：