[發明專利]一種模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法

在審

• 申請號: 202210451202.2
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114814369A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 方輝;陳詠濤;周敬森;張友強;宋偉;辛業春;王延旭;吳迎霞;趙科;朱晟毅;向紅吉;余亞南;胡利寧;李俊杰;宮林
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司電力科學研究院;東北電力大學;國網重慶市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 李夢瑩

1.一種模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：針對模塊化多電平換流器的拓撲結構，建立模塊化多電平換流器的數學模型；

S2：采用串聯擾動電壓源的方法，采集注入擾動電壓后模塊化多電平換流器的公共耦合點處的電流和電壓值；

S3：利用快速傅里葉變換對采集到的公共耦合點電壓、電流值結合設置的擾動頻率進行數據處理，計算頻域響應下的輸出阻抗。

2.根據權利要求1所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：步驟S1中所述的模塊化多電平換流器的拓撲結構為雙極架構，其等效模型由半橋子模塊、橋臂電抗組成。

3.根據權利要求2所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：步驟S2中所述的串聯擾動電壓源的方法包括頻率發生器、擾動發生器和阻抗數據處理模塊，具體測量步驟為：

S2.1：頻率發生器根據設置的頻率范圍和采樣時間，生成擾動頻率信號，并將生成擾動頻率信號分別發送至擾動發生器和阻抗數據處理模塊；

S2.2：擾動發生器接受到來自頻率發生器發送的頻率信號后，生成擾動電壓，并將擾動電壓疊加到多電平換流器的電網電壓上，對公共耦合點處的電壓電流進行實時測量。

4.根據權利要求3所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：頻率范圍和采樣時間根據實際所需的測量范圍和精度進行設置。

5.根據權利要求3所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：步驟S2.2中所述的擾動電壓的幅值為相電壓0.5％-1％。

6.根據權利要求3所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：步驟S2.1中每次施加的擾動頻率為基本頻率變化量的整數倍，所述基本頻率為50Hz。

7.根據權利要求1所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：所述模塊化多電平換流器的拓撲結構的數學模型為：

所述模塊化多電平換流器的每相表示為y∈{1,2,3}，其上下橋臂分別表示為p和n，換流器各相的系統參數關系為：

公式中，u_N0為各相對地電壓，u_aN,1為mmc交流側出口電壓，L_arm為橋臂電抗，u_p,1、u_n,1為1相上下橋臂電壓，i_p,1和i_n,1為1相上下橋臂電流，u_m,0為直流側中點對地電壓；

每相的環流表示為：

式(3)中，i_p,1和i_n,1為1相上下橋臂電流；

根據式(1)-(3)，通過計算[(2)+(1)]/2和[(2)-(1)]/2得到上下橋臂電壓之差及上下橋臂電壓之和

其中，u_p,1、u_n,1為1相上下橋臂電壓，L_arm為橋臂電抗，為MMC出口電流，u_aN,1為MMC交流側出口電壓，u_offset為電壓的偏置量，u_dc為直流電壓。

8.根據權利要求1所述的模塊化多電平換流器在線阻抗測量方法，其特征在于：步驟S3中通過快速傅里葉變換計算頻域響應下的輸出阻抗的具體方法為：

時域信號s(t)用傅里葉級數可表示為

其中

因此，n次諧波的幅值|A_n|和相角表示為

其中，阻抗數據處理模塊僅需計算a_n、b_n，并且nωt＝2πf_pertt。