[發明專利]一種模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法及裝置

在審

• 申請號: 202110658516.5
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113595123A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李奇南;張曉林;夏勇軍;張帆;李蘭芳;楊岳峰;陳堃;張侃君;胡興洋
• 申請（專利權）人: 中電普瑞電力工程有限公司;中電普瑞科技有限公司;南瑞集團有限公司;國網湖北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/24;H02J1/02;H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，具體提供了一種模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法及裝置，旨在解決現有MMC阻抗模型未考慮測量裝置CVT的諧波電壓測量特性對MMC阻抗側影響的技術問題。包括：利用CVT寬頻特性的傳遞函數對控制環路作用后MMC的閉環阻抗模型中的電網電壓擾動至差模調制波擾動量的系數矩陣進行修正；基于修正后的控制環路作用后MMC的閉環阻抗模型計算計及CVT寬頻測量特性的模塊化多電平換流器的高頻阻抗；該技術方案除考慮控制環路、控制延時影響外，還充分考慮CVT測量裝置的影響，可建立更加精確的MMC高頻阻抗模型用于柔直系統諧波穩定性分析。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電領域，具體涉及一種模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法及裝置。

背景技術

近年來，部分基于模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流(以下簡稱柔直)輸電工程出現了高頻振蕩現象，例如國內魯西工程1270Hz振蕩、渝鄂聯網工程的700Hz和1.8kHz附近的高頻振蕩，INELFE(法國-西班牙)柔直聯網工程1700Hz高頻振蕩等。高頻振蕩將導致柔直換流站閉鎖、甚至造成設備損壞，嚴重影響柔直輸電工程的安全穩定運行。

建立準確的MMC交流側阻抗模型是進行柔直輸電系統諧波穩定性分析、制定高頻諧振抑制策略的前提、基礎。

目前，有專利對于MMC交流側阻抗模型進行研究，例如：

專利CN 111628517A公開了一種模塊化多電平換流器小信號阻抗的計算方法及裝置，利用功率級模型、控制級小信號模型和各控制模塊的各電氣量，計算得到模塊化多電平換流器交、直流側小信號阻抗。

專利CN 111157794 A公開了一種柔性直流輸電系統諧波阻抗快速計算方法及系統，利用橋臂平均模型，構建MMC型柔性直流輸電系統穩態模型，進行諧波阻抗計算并生成諧波阻抗數據表。

專利CN 110752607 A公開了一種柔性直流輸電換流器阻抗分析方法，除考慮控制回路(如鎖相環、旋轉坐標系、有功/無功功率控制及電流內環控制)的影響外，還計及了電力電子控制器在信號處理的延時效果，將三相電壓目標信號輸入到預設的等效延時控制模型，得到柔性直流輸電換流器的阻抗模型，改善了高頻段的阻抗特性。

但上述研究成果在建立MMC阻抗模型時，僅考慮了控制環路影響、控制延時影響，尚未考慮換流站內交流電壓采用電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)的諧波電壓測量特性對MMC阻抗側影響。因此，現有的MMC阻抗模型，無法全面、準確描述MMC中、高頻段阻抗特性。

發明內容

為了克服上述缺陷，提出了本發明，以提供解決或至少部分地解決現有MMC阻抗模型未考慮測量裝置CVT的諧波電壓測量特性對MMC阻抗側影響的技術問題的模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法及裝置。

第一方面，提供一種模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法，所述模塊化多電平換流器的高頻阻抗計算方法包括：

利用CVT寬頻特性的傳遞函數對控制環路作用后MMC的閉環阻抗模型中的電網電壓擾動至差模調制波擾動量的系數矩陣進行修正；

基于修正后的控制環路作用后MMC的閉環阻抗模型計算計及CVT寬頻測量特性的模塊化多電平換流器的高頻阻抗。

優選的，所述控制環路作用后MMC的閉環阻抗模型的計算式如下：