[發(fā)明專利]一種模塊化多電平換流器在線阻抗測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210451202.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114814369A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方輝;陳詠濤;周敬森;張友強(qiáng);宋偉;辛業(yè)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(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)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(guó)網(wǎng)重慶市電力公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G01R27/08
• 分類號(hào): G01R27/08
• 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: 李夢(mèng)瑩

本發(fā)明涉及一種模塊化多電平換流器在線阻抗測(cè)量方法，針對(duì)模塊化多電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理，設(shè)計(jì)MMC控制策略，建立MMC數(shù)學(xué)模型；采用串聯(lián)擾動(dòng)電壓源的方法，測(cè)量注入擾動(dòng)電壓后，MMC公共耦合點(diǎn)處的電流和電壓；利用快速傅里葉變換對(duì)采集的公共耦合點(diǎn)電壓、電流分量和設(shè)置的擾動(dòng)頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算頻域響應(yīng)下的輸出阻抗。目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的MMC寬頻帶阻抗測(cè)量問(wèn)題，有利于準(zhǔn)確分析MMC的阻抗特性，揭示系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)MMC阻抗特性的影響，便于在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用。具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模塊化多電平換流器在線阻抗測(cè)量方法。

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)，廣泛應(yīng)用于大容量遠(yuǎn)距離輸電、海上風(fēng)電等領(lǐng)域。MMC具有諧波含量低、控制靈活、有功無(wú)功解耦等優(yōu)點(diǎn)，然而由于控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高，當(dāng)系統(tǒng)及控制器參數(shù)設(shè)計(jì)不合理時(shí)可能引起系統(tǒng)中的寬頻諧振振蕩，通常稱為諧波穩(wěn)定性問(wèn)題。一般分析諧振穩(wěn)定性通常是在頻域中進(jìn)行的，并且對(duì)計(jì)算速率的要求很高。因此，分析換流器的頻率響應(yīng)，需要通過(guò)解析方程式對(duì)阻抗特性進(jìn)行求解。但對(duì)于現(xiàn)有的工程或已建成的MMC裝備，由于涉及電網(wǎng)企業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)，無(wú)法明確換流器采用何種控制方法，因此。迫切需求一種模塊化多電平換流器實(shí)時(shí)阻抗測(cè)量方法，獲取MMC阻抗特性，分析柔直系統(tǒng)的諧振穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的MMC寬頻帶阻抗測(cè)量問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種模塊化多電平換流器在線阻抗測(cè)量方法，該方法有利于準(zhǔn)確分析MMC的阻抗特性，揭示系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)MMC阻抗特性的影響，便于在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用，具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種模塊化多電平換流器在線阻抗測(cè)量方法，包括以下步驟：

S1：針對(duì)模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立模塊化多電平換流器的數(shù)學(xué)模型；

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

S3：利用快速傅里葉變換對(duì)采集到的公共耦合點(diǎn)電壓、電流值結(jié)合設(shè)置的擾動(dòng)頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算頻域響應(yīng)下的輸出阻抗。

優(yōu)選的，步驟S1中所述的模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙極架構(gòu)，其等效模型由半橋子模塊、橋臂電抗組成。

優(yōu)選的，步驟S2中所述的串聯(lián)擾動(dòng)電壓源的方法包括頻率發(fā)生器、擾動(dòng)發(fā)生器和阻抗數(shù)據(jù)處理模塊，具體測(cè)量步驟為：

S2.1：頻率發(fā)生器根據(jù)設(shè)置的頻率范圍和采樣時(shí)間，生成擾動(dòng)頻率信號(hào)，并將生成擾動(dòng)頻率信號(hào)分別發(fā)送至擾動(dòng)發(fā)生器和阻抗數(shù)據(jù)處理模塊；

S2.2：擾動(dòng)發(fā)生器接受到來(lái)自頻率發(fā)生器發(fā)送的頻率信號(hào)后，生成擾動(dòng)電壓，并將擾動(dòng)電壓疊加到多電平換流器的電網(wǎng)電壓上，對(duì)公共耦合點(diǎn)處的電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

優(yōu)選的，頻率范圍和采樣時(shí)間根據(jù)實(shí)際所需的測(cè)量范圍和精度進(jìn)行設(shè)置。

優(yōu)選的，步驟S2.2中所述的擾動(dòng)電壓的幅值為相電壓0.5％-1％。

優(yōu)選的，步驟S2.1中每次施加的擾動(dòng)頻率為基本頻率變化量的整數(shù)倍，所述基本頻率為50Hz。

優(yōu)選的，所述模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)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(tǒng)參數(shù)關(guān)系為：