[發明專利]一種網側不對稱時直流電網中MMC相間損耗均分閉環控制策略

在審

• 申請號: 201810042267.5
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108206534A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 許建中;俞永杰;趙成勇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種網側不對稱時直流電網中MMC相間損耗均分閉環控制策略，屬于高壓、超高壓直流輸電技術領域。該方案主要在直流電網網側發生不對稱故障時投入閉環控制策略，使換流站MMC相間損耗均分，提高器件的可靠性和使用壽命。該控制策略主要針對直流電網換流站網側發生不對稱故障時MMC三個相單元出現的功率與損耗分布不均問題，其不僅在不對稱故障下實現了相間損耗的均分，更具有顯著得降損效果，且該方案只需要改變算法就可以達到很好的降損效果，具有良好的經濟性。

技術領域

本發明涉及一種MMC換流站協調控制策略，屬于高壓、特高壓直流輸電領域。

背景技術

柔性直流輸電是基于電壓源換流器的新一代高壓直流輸電技術，因具有不存在換相失敗、可實現有功和無功獨立控制、占地面積小等優點，成為近年來直流輸電領域的研究熱點之一。而模塊化多電平變流器因運行效率高、輸出特性好、可拓展性強，已成為當前柔性直流輸電系統中換流閥的首選方案。

近年來，隨著儲能技術的不斷進步，分布式電源的快速發展，直流負荷的日益增加，以及由于具有傳輸容量大、線損低、可靠性高等優勢，直流電網受到了人們的關注。建立直流電網，可以充分實現多種能源形式、多時間尺度、大空間跨度、多用戶類型之間的互補是未來電網的重要發展方向。

國際大電網會議（CIGRE）工作組 B4-52 的技術報告對直流電網所作的定義是:直流電網是由多個網狀和輻射狀聯接的換流器組成的直流網絡。然而建立直流電網仍然面臨著幾大難點，其中的一大關鍵技術是各種交流故障特別是不對稱故障對直流電網的影響。在交流系統發生不對稱故障后，為了保證系統故障穿越能力MMC換流站需要持續運行一段時間，期間換流站內MMC子模塊的損耗和發熱不能忽略。為了保證器件的可靠性和使用壽命，防止對MMC換流站造成傷害，需要在正常運行的控制策略中加入額外控制，目前主要的控制措施主要考慮系統的電氣外特性和穩定性，對換流站內部功率分布和MMC子模塊狀況缺少考慮。

由于功率器件的損耗及其熱應力是影響MMC可靠性和使用壽命的重要因素，且換流閥發熱和溫升制約了MMC傳輸功率的提升，因此如何降低閥損耗尤其是在不對稱故障的情況下成為研究的重點。然而對于MMC而言，總損耗的降低不能保證其可靠性和使用壽命的有效提高，損耗在子模塊內部及相間的分布問題亦可造成影響。

發明內容

為了補充現有技術的不足，考慮MMC換流站內部特性和保證器件的可靠性，本發明提供了一種網側不對稱時直流電網中MMC相間損耗均分閉環控制策略。

本發明的目的在于克服網側不對稱故障下MMC換流站相間損耗分布不均導致部分器件因長期過載而損壞。本發明的控制策略是：根據負序電壓得出平衡相間功率所需的零序電壓的幅值和相位，此時MMC換流站內三個相單元內有功功率平均分配，但是三相電壓調制比仍不相同，相單元內部電容電壓波動和二倍頻電流大小仍高度不對稱，這也影響了相間的損耗分布。為了使相間損耗的精確分配，本發明通過計算各相功率損耗，并加入PI控制器，重新得到零序電壓的幅值和相位，此零序電壓在較小相間功率不平衡的情況實現相間損耗均勻分配，對功率器件具有顯著的降損效果。

與現有技術相比，本發明具有的優勢為：

直流電網發生交流系統不對稱故障時，在保證輸出電氣外特性滿足要求的情況下，通過加入額外零序電壓來平衡相間損耗，該損耗均分閉環策略不影響其余正常端的運行，且只需要改變算法就可以達到很好的降損效果，具有良好的經濟性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1示出了真雙極四端直流電網示意圖，其中一個換流站采用定電壓定無功控制，其余三個換流站采用定有功定無功控制。每端換流站分為正負極，且通過變壓器與交流系統相連，此時在AC1端發生A相接地故障，為了保障系統故障穿越能力，換流站需要投入額外控制。