[發明專利]MMC橋臂阻抗不對稱下的交流側直流偏置電流預測方法

有效

• 申請號: 201910984837.7
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110688778B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 鄭文迪;吳昕翀;邵振國;齊佩雯;周騰龍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

本發明涉及一種MMC橋臂阻抗不對稱下的交流側直流偏置電流預測方法，首先確定待預測系統的主回路參數；然后分析MMC穩態下偏置電流特性，得到MMC穩態下交流側偏置電流的特性表達式；最后分析橋臂參數不對稱下的偏置電流特性，得到橋臂參數不對稱情況下的交流側直流偏置電流。本發明能夠有效預測交流側的直流電流。

技術領域

本發明涉及直流輸電技術領域，特別是一種MMC橋臂阻抗不對稱下的交流側直流偏置電流預測方法。

背景技術

直流輸電技術被廣泛應用及帶來巨大經濟效益的同時，也產生了一定技術和管理上的新問題，給交直流系統的運行帶來新的挑戰。其中，直流偏磁便是當前電力系統發展面臨的新問題。所謂直流偏磁，是指某種原因出現的直流分量導致鐵磁材料直流磁化直至飽和。因此，在電力系統中，諸如電力變壓器、電流互感器等基于電磁感應原理設計，由鐵芯構成主要磁通的電力設備都會受到直流偏磁問題的影響。

實際投入運行的VSC-HVDC項目采用的拓撲結構主要有兩電平、三電平及模塊化多電平拓撲結構。其中，模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)可以較好解決兩電平和三電平換流器存在的固有缺陷，而且具有損耗低，輸出電壓諧波小等優點，備受業界的關注。不過，現有的偏磁模型針對的是傳統輸電工程中，單極大地回線運行以及太陽黑子運動產生磁暴這兩種偏磁來源。而實際工程中，由于制造工藝、制造材料、運行工況等眾多因素，MMC上、下橋臂參數會存在不完全對稱的問題，也會引發交流側電流的直流偏置，導致變壓器的直流偏磁。隨著系統運行年限的增加，橋臂參數的變化程度增大，因此這種情況下的偏磁問題是長期存在且會隨著時間愈發嚴重，然而現有技術中卻沒有針對MMC-HVDC系統橋臂參數不對稱下的情況提出有效的直流偏置電流預測方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種MMC橋臂阻抗不對稱下的交流側直流偏置電流預測方法，能夠有效預測交流側的直流電流。

本發明采用以下方案實現：一種MMC橋臂阻抗不對稱下的交流側直流偏置電流預測方法，包括以下步驟：

確定待預測系統的主回路參數；

根據待預測系統的主回路參數，采用式(1)計算橋臂參數不對稱情況下的交流側直流偏置電流：

式中，I_{vj_0}表示橋臂參數不對稱情況下的j相的交流側直流偏置電流；U_dc表示直流側電壓，R_pj表示第j相上橋臂的等效電阻，R_nj表示第j相下橋臂的等效電阻；其中，

式中，N表示每個橋臂上的子模塊數量，L_pj表示第j相上橋臂的橋臂電感，ω表示電網角頻率，C表示子模塊中的電容，L_nj表示第j相下橋臂的橋臂電感。

進一步地，采用以下步驟得到式(1)：

步驟S1：分析MMC穩態下偏置電流特性，得到MMC穩態下交流側偏置電流的特性表達式；

步驟S2：分析橋臂參數不對稱下的偏置電流特性，并根據步驟S1得到的MMC 穩態下交流側偏置電流的特性表達式，得到橋臂參數不對稱情況下的交流側直流偏置電流。

進一步地，步驟S1具體包括以下步驟：

步驟S11：根據基爾霍夫電流定律得到，第j相橋臂的電流i_vj滿足下式：

i_vj＝i_pj-i_nj；

式中，i_pj表示第j相上橋臂電流，i_nj表示第j相下橋臂電流；