[發明專利]一種抑制交流故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法

在審

• 申請號: 202210202313.X
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114785100A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 王鋆鑫;鄧偉成;許建中
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/32;H02H9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種抑制交流故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法，其特征在于，包括：

以發生交流單相接地故障下三相橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動分量作為抑制目標；

以目標函數最小化作為目標進行全局優化，獲得最優的二倍頻環流和三倍頻電壓注入的幅值和相位；

根據最優的二倍頻環流和三倍頻電壓注入的幅值和相位生成參考信號，結合調制算法實現二倍頻環流和三倍頻電壓的耦合注入。

2.根據權利要求1所述的一種抑制交流故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法，其特征在于，建立優化目標函數之前，先推導發生交流單相接地故障時三相橋臂瞬時功率的表達式，該功率模型考慮了二倍頻環流和三倍頻電壓耦合注入以及二倍頻環流在橋臂上產生的二倍頻電壓，包括：

發生交流單相接地故障時(以A相單相接地為例)，三相上橋臂電壓可以表示為：

其中ω為基波角頻率，U_dc為直流電壓，U_m為交流電壓幅值，U₃、分別為注入三次諧波電壓的幅值和相位，u_{au_f}、u_{bu_f}、u_{cu_f}分別表示故障后a、b、c三相上橋臂電壓。

i_cira、i_cirb、i_circ分別表示故障后a、b、c三相橋臂的二次諧波電流分量，表達式如下：

其中I₂表示二倍頻環流注入的幅值，表示二倍頻環流注入的相角；

發生交流單相接地故障時，由于故障相無法傳輸功率，考慮到減少的橋臂電流應力，往往會減少1/3功率的傳輸，此時三相的上橋臂電流可以分別表示為：

其中

其中I_dc為直流電流，I_m為交流電流幅值，初相角為i_{au_f}、i_{bu_f}、i_{cu_f}分別表示故障后a、b、c三相上橋臂電流，m表示調制比，其值為2U_m/U_dc；

為了簡化表示，作如下定義：

其中k₂和k₃分別為二、三次諧波注入系數，c為常數；

根據上式和調制比的定義可以將橋臂電壓和電流表達式進行簡化表示：

由此可得故障后含二倍頻環流和三倍頻電壓注入的三相上橋臂瞬時功率的表達式為：

3.根據權利要求2所述的一種抑制交流故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法，其特征在于，以三相橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動分量作為抑制目標，建立優化目標函數包括：

根據發生交流單相故障時(以a相接地為例)三相上橋臂的瞬時功率，得到三相上橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動，進而得到波動幅值；

根據獲得的三相橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動的波動幅值建立目標函數如下：

其中

其中，|P_{au_f1}|與|P_{au_f2}|分別為a相上橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動的波動幅值，|P_{bu_f1}|與|P_{bu_f2}|分別為b相上橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動的波動幅值，|P_{cu_f1}|與|P_{cu_f2}|分別為c相上橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動的波動幅值；k表示電容電壓二次波動的權重系數。