[發(fā)明專利]模塊化多電平換流器阻抗校正裝置設(shè)計方法及校正裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011175224.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112350345B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊美娟;劉啟建;薛瑞;李道洋;行登江;王先為;趙菲
• 申請（專利權(quán)）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/01;H02J3/00
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 梁洪峰

本發(fā)明涉及一種模塊化多電平換流器阻抗校正裝置設(shè)計方法以及阻抗校正裝置，該阻抗校正裝置接入模塊化多電平換流器交流網(wǎng)側(cè)，根據(jù)換流器阻抗校正的頻率需求，通過特定的設(shè)計方法可以得到阻抗校正裝置各設(shè)備參數(shù)。通過一次設(shè)備手段，在模塊化多電平換流器交流側(cè)引入電容、電感設(shè)備，直接準確的改善其交流阻抗特性，避免了通過控制手段難以準確、有效的解決振蕩的問題，使得柔性直流換流器的阻抗特性由一次設(shè)備主導，降低或削弱復雜的控制系統(tǒng)及其長鏈路延時對其阻抗特性的不利影響，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性直流輸電相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化多電平換流器阻抗校正裝置設(shè)計方法、阻抗校正裝置以及一種采用該阻抗校正裝置的模塊化多電平換流器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(shù)因其有功、無功控制快速靈活，可為交流電網(wǎng)提供電壓支撐，無換相失敗等優(yōu)勢，近年來得到大力研究與應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)兩電平、三電平換流器拓撲，模塊化多電平換流器拓撲采用子模塊級聯(lián)方式，更易實現(xiàn)高電壓等級，降低交流諧波，極大地提升了高壓柔性直流輸電工程的可行性，促進了柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展及其工程推廣應(yīng)用。

然而隨著基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電工程的陸續(xù)投運，實際工程也相繼中出現(xiàn)了以往交流工程和常規(guī)直流工程中不曾出現(xiàn)的新型振蕩問題，引發(fā)電能質(zhì)量和熱穩(wěn)定問題，嚴重時還因過電壓、過電流而導致系統(tǒng)停運，對系統(tǒng)造成巨大損失。例如渝鄂背靠背柔直工程調(diào)試中曾兩次出現(xiàn)高頻諧振現(xiàn)象，振蕩頻率分別為1.8kHz和650Hz，魯西背靠背直流工程一端柔直換流站通過長距離線路接入交流電網(wǎng)，此時發(fā)生了1.2kHz左右的高頻振蕩，導致聯(lián)結(jié)變壓器分接頭損壞，造成系統(tǒng)停運。

隨著國內(nèi)外柔性直流輸電工程的不斷建設(shè)，此類互聯(lián)系統(tǒng)的諧波穩(wěn)定性問題成為亟待解決的重大問題。與兩電平電壓源型換流器相比，模塊化多電平換流器拓撲具有更為復雜的內(nèi)部動態(tài)行為，因此其振蕩穩(wěn)定性問題和控制非常復雜。此外，工程中的模塊化多電平換流器的控制系統(tǒng)鏈路延時較長，這使得針對某一頻率進行振蕩抑制的控制策略無法按照預期及時、準確的調(diào)節(jié)換流器輸出，進而無法準確調(diào)節(jié)該頻率下?lián)Q流器阻抗，并會對其他頻段的阻抗特性產(chǎn)生不確定的控制作用。由此可見，通過控制手段有效解決振蕩問題十分困難。為此，有必要從一次設(shè)備層面，研究改善柔性直流換流器阻抗特性的設(shè)備，使得柔性直流換流器的阻抗特性由一次設(shè)備主導，降低或削弱復雜的控制系統(tǒng)及其長鏈路延時對換流器阻抗特性的不利影響，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)的上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化多電平換流器阻抗校正裝置設(shè)計方法以及阻抗校正裝置，該阻抗校正裝置接入模塊化多電平換流器交流網(wǎng)側(cè)，根據(jù)換流器阻抗校正的頻率需求，通過特定的設(shè)計方法可以得到阻抗校正裝置各設(shè)備參數(shù)，從而達到調(diào)節(jié)模塊化多電平換流器特定頻率及附近頻率交流側(cè)阻抗的目的，避免換流器與交流系統(tǒng)發(fā)生諧振，提高設(shè)備運行安全性。

為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種模塊化多電平換流器阻抗校正裝置設(shè)計方法，包括步驟：

根據(jù)模塊化多電平換流器交流側(cè)阻抗特性，選取需要進行換流器阻抗校正的頻率點f_op以及阻抗校正支路串聯(lián)諧振頻率點f_os；

計算阻抗校正裝置中的電感器取值L_ic：

其中，L_MMC為模塊化多電平換流器等效電感歸算到交流網(wǎng)側(cè)的電感值；

計算阻抗校正裝置中的電容器取值C_ic：

進一步的，所述L_MMC的取值包括，

若模塊化多電平換流器中存在交流變壓器，則L_MMC＝L_t+L_arm/2；