[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

本發明提供了一種抑制單相接地故障下模塊化多電平換流器(modularmultilevel converter，MMC)子模塊電容過電壓的耦合諧波注入方法。本方法首先建立了發生交流單相接地故障后的三相橋臂瞬時功率模型，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，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，對注入的二倍頻環流和三倍頻電壓進行了幅值和相位的優化設計，最后通過改變調制波信號在三相中注入所計算的二倍頻環流和三倍頻電壓。該方法可以有效抑制故障時換流閥橋臂功率的波動，進而降低故障期間子模塊電容電壓波動，有利于降低MMC在故障期間出現子模塊過電壓的可能性。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，具體涉及一種抑制交流單相接地故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法。

背景技術

柔性直流輸電(VSC-HVDC)是繼交流輸電、常規直流輸電之后的新一代直流輸電技術。柔性直流輸電技術具有有功、無功可獨立調節，弱電網接入和低電壓穿越能力強，低交流濾波及無功補償需求等特點。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)具有具備控制靈活、模塊擴展性、開關頻率低、諧波含量低等特點。目前，我國已建成的上海南匯柔性直流工程、南澳三端柔性直流工程、舟山五端柔性直流工程、廈門±320kV柔性直流示范工程及張北直流電網工程均采用MMC結構。

交流單相接地故障是電力系統中發生最普遍和最頻繁的故障類型。發生交流單相接地故障時，MMC的動態特性會發生較大變化，子模塊電容電壓波動不可避免地會增大，可能產生器件過電壓，導致電力電子器件的損壞。因此探索抑制交流單相接地故障下MMC子模塊電容過電壓的方法，有助于提高MMC的可靠性，具有重要的工程意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種抑制交流單相接地故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法，可以有效抑制故障期間MMC換流閥三相橋臂功率的波動，進而降低子模塊電容電壓波動，有利于降低MMC在故障期間出現子模塊過電壓的可能性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

首先推導發生交流單相接地故障的三相橋臂瞬時功率表達式，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，并以三相橋臂瞬時功率的基頻和二倍頻波動分量為基礎，建立優化目標函數，根據優化結果確定二倍頻環流和三倍頻電壓注入的幅值和相位，最后根據計算的幅值、相位生成控制器所需要的參考信號。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，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，對注入的二倍頻環流進行了幅值和相位的優化設計，最后通過改變調制波信號在三相中注入所計算的二倍頻環流和三倍頻電壓。該方法可以有效抑制換流閥三相橋臂功率的波動，進而降低子模塊電容電壓波動，有利于降低MMC在故障期間出現子模塊過電壓的可能性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種抑制交流單相接地故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法的流程圖；

圖2為本發明實施例提供的一種抑制交流單相接地故障下MMC電容過電壓的耦合諧波注入方法的整體系統控制框圖。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。