[發(fā)明專利]一種模塊化多電平換流器的特定諧振頻率抑制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210419284.2
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN114865680A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周敬森;方輝;辛業(yè)春;王延旭;陳詠濤;朱晟毅;向紅吉;余亞南;胡利寧;張友強(qiáng);宋偉;李俊杰;宮林
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院;東北電力大學(xué);國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02J3/01;H02J3/00;H02M7/5387;H02M7/483
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 王會(huì)改

本發(fā)明公開了一種模塊化多電平換流器的特定諧振頻率抑制方法，包括以下步驟：根據(jù)模塊化多電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理，建立模塊化多電平換流器數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建模塊化多電平換流器與電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的阻抗關(guān)系，分析模塊化多電平換流器的阻抗特性；根據(jù)模塊化多電平換流器的阻抗特性，提出附加準(zhǔn)比例諧振控制器方法抑制系統(tǒng)寬頻振蕩；根據(jù)模塊化多電平換流器的阻抗特性，對附加準(zhǔn)比例諧振控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)模塊化多電平換流器特定諧振頻率的抑制。本發(fā)明對MMC可能發(fā)生的寬頻諧振現(xiàn)象進(jìn)行抑制，從而充分發(fā)揮柔性直流技術(shù)優(yōu)勢，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升MMC中器件的工作效率和使用壽命。便于在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種模塊化多電平換流器的特定諧振頻率抑制方法。

背景技術(shù)

基于模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流輸電技術(shù)，由于其模塊化、開關(guān)頻率低、輸出電壓波形失真小等優(yōu)點(diǎn)，在高壓直流輸電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國已建成的柔性直流輸電系統(tǒng)包括：浙江舟山柔直系統(tǒng)、上海南匯柔直系統(tǒng)、廣東南澳、福建廈門、魯西南背靠背工程、渝鄂背靠背等直流工程柔直系統(tǒng)等。隨著多個(gè)柔直系統(tǒng)工程的投入使用，與變流器相關(guān)的穩(wěn)定性問題也逐漸凸顯，對于不同類型振蕩現(xiàn)象的報(bào)道也在增加，如上海南匯柔性直流工程和廣東南澳柔性直流工程在風(fēng)場外送出力增大過程中均出現(xiàn)過次同步振蕩現(xiàn)象，振蕩頻率約為30Hz，舟山五端柔性直流工程單站聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)孤島過程中發(fā)生高頻振蕩引起跳閘；魯西背靠背柔性直流工程曾出現(xiàn)1.2kHz高頻振蕩；渝鄂背靠背柔性直流工程調(diào)試過程中出現(xiàn)高達(dá)1.3kHz的高頻振蕩。柔性直流輸電系統(tǒng)與交流電網(wǎng)的諧振問題可能激發(fā)交流系統(tǒng)產(chǎn)生幅值較大的諧波，嚴(yán)重畸變交流電壓和交流電流，增加系統(tǒng)的運(yùn)行損耗，有可能擊穿一次設(shè)備使得系統(tǒng)閉鎖停運(yùn)。

由于缺乏抑制MMC寬頻諧振問題的方法，國內(nèi)部分背靠背直流工程只能降額運(yùn)行(不足額定容量的50％)，同時(shí)也存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，迫切需求一種直流輸電系統(tǒng)特定諧振頻率抑制方法，抑制柔直工程中的寬頻諧振，從而充分發(fā)揮柔性直流技術(shù)優(yōu)勢，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提供一種模塊化多電平換流器的特定諧振頻率抑制方法，能夠在不影響其他頻段阻抗的基礎(chǔ)上為已知諧振頻率處小范圍頻段提供正阻尼，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的MMC寬頻諧振的問題。

本發(fā)明公開了一種模塊化多電平換流器的特定諧振頻率抑制方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)模塊化多電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理，建立模塊化多電平換流器數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建模塊化多電平換流器與電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的阻抗關(guān)系，分析模塊化多電平換流器的阻抗特性；

步驟2：根據(jù)模塊化多電平換流器的阻抗特性，提出附加準(zhǔn)比例諧振控制器方法抑制系統(tǒng)寬頻振蕩；

步驟3：根據(jù)步驟1所述的模塊化多電平換流器的阻抗特性，對步驟2所述的附加準(zhǔn)比例諧振控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)模塊化多電平換流器特定諧振頻率的抑制。

進(jìn)一步地，所述模塊化多電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙極架構(gòu)，其等效模型由半橋子模塊，橋臂等效電阻、橋臂電抗組成；所述模塊化多電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)包括功率外環(huán)、電流控制環(huán)、環(huán)流抑制器；根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，建立模塊化多電平換流器的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建模塊化多電平換流器與電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的阻抗關(guān)系，分析模塊化多電平換流器的阻抗特性。

進(jìn)一步地，所述模塊化多電平換流器數(shù)學(xué)模型為：