CN108933540B - 一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 - Google Patents
一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108933540B CN108933540B CN201710390261.2A CN201710390261A CN108933540B CN 108933540 B CN108933540 B CN 108933540B CN 201710390261 A CN201710390261 A CN 201710390261A CN 108933540 B CN108933540 B CN 108933540B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bridge arm
- voltage
- phase
- direct current
- multilevel converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 208000025274 Lightning injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置，包括计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；当死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差时，利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；将补偿电压与桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。从而加快柔性直流输电***故障发生后快速恢复到原始的运行状态，降低故障对整个***运行特性的影响，提高***的运行稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)领域，包括两端直流输电技术、多端直流输电技术与直流电网技术等等，具体涉及一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法及装置。
背景技术
世界上能源和环境污染问题已经引起了各个国家的关注，降低化石能源的消耗以及提高可再能源的使用效率是各个国家正在积极努力的方向。随着风电、水电和光伏等可再能源的大力开发，传统交流输电或常规直流输电难以满足电能的输送要求，然而使用VSC-HVDC将这些可再生能源产生的电能以灵活可控的方式外送，有利于提高可再生能源的使用效率。由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)如附图2所示；输出电压畸变率低，器件开关频率低以及无器件均压等优势条件，成为当前柔性直流输电技术首先拓扑结构，也为构建高压大容量的柔性直流输电***创造了有利条件。
受限于直流电缆电压等级的制约，架空线输电是当前MMC应用于高压柔性直流输电场合的优先选择方案。当直流输电***或直流电网采用架空线作为输电线路时，由于架空线没有绝缘层包围，因此在实际工程中经常遭受雷击、闪络以及接地短路故障等等。当短路故障发生之后，直流输电***中的换流站通过故障点及其交流侧接地装置之间形成电流通路，从而馈入直流故障电流，造成直流输电***中换流站内部MMC桥臂电容电压快速放电，如附图3所示；导致故障极的电容电压在快速放电之后与非故障极的电容电压之差存在较大的区别。当故障结束之后，MMC 每相上桥臂和下桥臂之间电容电压平均值不再相等，由于MMC桥臂等效电阻较小，上桥臂和下桥臂电容电压平均值之差中的直流分量需要经过较长的时间才能逐渐再平衡。在这一段时间内，MMC内部将存在基波环流，增大了电容电压的波动程度以及***的损耗。
为了提高整个直流输电***的运行效率和性能，有必要对故障发生后的柔性直流输电***进行快速恢复控制，使得MMC桥臂电容电压达到平衡。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提出一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法及装置，解决了故障发生后的柔性直流输电***难以快速恢复的难题。加快柔性直流输电***故障发生后快速恢复到原始的运行状态，降低故障对整个***运行特性的影响，提高***的运行稳定性。
本发明的技术方案是：
一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法，所述方法包括：
计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
当所述死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差时，利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
将所述补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。
优选的，所述获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量包括：
通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值ucpj_aver：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数，upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
通过下式确定模块化多电平换流器换流器各相下桥臂电容电压的平均值ucnj_aver：
式中，n为下桥臂的物理量，unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_aver'和ucnj_aver'。
优选的，通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (3)
式中，j表示模块化多电平换流器第j相，j＝a、b、c，分别代表模块化多电平换流器的三相；ucpj_aver'和ucnj_aver'分别为模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量。
优选的，所述比较各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小具体包括：
当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
优选的，所述补偿电压
根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得。
优选的，所述模块化多电平换流器的桥臂参考电压，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；
若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。
进一步地，通过下式分别确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
和下桥臂参考电压
式中，udc为直流侧电压参考值，
为交流侧电压参考值，
为环流抑制电压参考值，sign(x)为符号函数；ipj和inj分别表示第j相上桥臂的输出电流。
一种柔性直流输电***故障快速恢复控制装置，所述装置包括：
计算模块，用于计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤所述平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
比较模块，用于比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
获取模块，用于若死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差，则利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
控制模块，用于将补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。
优选的，所述计算模块，包括
第一确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数；upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
第二确定单元，用于通过下式确定MMC各相下桥臂电容电压的平均值：
式中，n为下桥臂的物理量；unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
第三确定单元，用于通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_aver'和ucnj_aver'。
优选的，所述比较模块，包括差值获取单元和判定单元；其中，
所述差值获取单元，用于通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (7)；
所述判定单元，用于当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
优选的，所述获取模块，包括补偿确定单元，用于根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得补偿电压
优选的，所述控制模块包括：
调节单元，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
上桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
下桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相下桥臂参考电压
进一步地，所述调节单元包括：第一调节子单元，用于若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；
第二调节子单元，用于若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明涉及的一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法，通过定义模块化多电平换流器桥臂串联的子模块数目，计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；快速恢复控制方法只在每相上桥臂和下桥臂电容电压直流分量之差超过预设值之后才起作用，稳态情况下并不改变原始控制***的运行性能。
当所述死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差时，利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；将补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。能够在柔性直流输电***发生故障后快速实现电容电压的再平衡，提高***的恢复速度，降低MMC内桥臂电容电压不平衡引入的基波环流。
2、所提出的快速恢复控制方法及转装置简单易行，无需额外的***硬件电路，只需求取MMC每相上桥臂和下桥臂电容电压的平均值，无过多的算法操作流程，具有易于实现的优点。
3、所提出的快速恢复控制方法具有通用性，不仅适用于直流电网正极母线接地短路故障也适用于负极母线接地短路故障以及其它故障引起MMC桥臂电容电压不均衡的情况。
附图说明
图1：本发明实施例提供的直流输电***故障快速恢复控制方法流程图；
图2：本发明实施例提供的含交流侧接地装置的MMC结构示意图；
图3：本发明实施例提供的直流输电***正极母线接地短路故障电流路径示意图；
图4：本发明实施例提供的直流输电***故障快速恢复控制方法实现框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本申请提出一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法，如图1所示，包括：
S1、计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
提取电容电压平均值中的直流分量有很多种方法，比如低通滤波器和陷波器等，本发明对此不做限定，均指定为获取直流分量的方法。
MMC由6个桥臂组成，分为A、B、C三相，每相由上桥臂和下桥臂构成。在直流输电***快速故障恢复控制方法中需要以每相上桥臂和下桥臂电容电压平均值作为快速恢复控制方法的输入，因此需要求取每相上桥臂和下桥臂电容电压的平均值。MMC在故障恢复过程中，由于每个桥臂子模块电容在基波电流的作用下，导致电容电压基波分量相位相差180°，因此需要滤除该基波分量，只保留直流分量，从而需要提取上桥臂和下桥臂电容电压中的直流分量之差，作为死区环节的输入。
假设每个桥臂串联的子模块个数为N，获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量包括：
通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值ucpj_aver：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数，upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
通过下式确定模块化多电平换流器换流器各相下桥臂电容电压的平均值ucnj_aver：
式中，n为下桥臂的物理量，unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_aver'和ucnj_aver'。
S2、比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (3)
式中，j表示模块化多电平换流器第j相，j＝a、b、c，分别代表模块化多电平换流器的三相；ucpj_aver'和ucnj_aver'分别为模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量。
比较各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小具体包括：当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
S3、当死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差时，利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
死区环节作为是否使能故障快速恢复控制方法的判定。MMC正常运行时每相上桥臂和下桥臂电容电压平均值中的直流分量不可能完全相等，因此存在一定的微小的差别。为了保证故障快速恢复控制器在正常运行情况下不至于反复的调节，从而需要设置死区环节。当MMC每相上桥臂和下桥臂电容电压平均值中的直流分量之差超过死区环节所设置的阈值时，死区环节输出上桥臂和下桥臂电容电压平均值中的直流分量之差，否则输出零，即不启动快速恢复控制方法。因此，死区环节的设定能够保证故障快速恢复控制方法只有在故障发生之后才有可能使能，在正常运行情况下不起作用。
比例环节作为故障快速恢复方法产生补偿电压的控制器。MMC每相上桥臂和下桥臂电容电压平均值中的直流分量之差即使在故障发生后也不可能相差太大，为了实现电容电压的快速恢复，需要放大该差值，提高快速恢复控制方法的响应速度，且在稳态情况下不起作用，则比例控制器是最佳方法。补偿电压
根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得。
同时为了防止MMC交流侧每相电压出现较大的直流分量，需要对比例控制器输出的补偿电压进行限幅，具体的限幅大小需要根据实际工程电压等级确定。
S4、将补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。
模块化多电平换流器的桥臂参考电压，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；
若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。
故障发生后的柔性直流输电***，为了实现电容电压的快速恢复，其本质则是为了改变MMC桥臂吸收或者释放的能量。而对于故障极来说，故障极桥臂的电容电压较低，为了实现快速恢复，当桥臂电流为故障极投入的子模块充电时，需要增大故障极桥臂投入的子模块；反之，当桥臂电流为故障极投入的子模块放电时，则需要减少故障极子模块的投入数目。对于非故障极来说，非故障极桥臂的电容电压较高，当桥臂电流为非故障极投入的子模块充电时，需要降低该桥臂吸收的能量，从而降低投入子模块的个数；反之，当桥臂电流为非故障极投入的子模块放电时，需要增大该桥臂释放的能量，从而增大投入子模块的个数。控制MMC桥臂参考电压的大小既可以实现对子模块个数的增大或者减少，因此快速恢复控制器比例环节产生的补偿电压需要以叠加至桥臂参考电压中的方式呈现。
柔性直流输电***故障快速恢复控制方法的实现最终需要落实在改变MMC桥臂输出电压参考值上面，即改变MMC每个桥臂吸收或者释放的能量。故障极在桥臂电流大于零的时候需要投入更多的子模块来增大该桥臂吸收的能量，在桥臂电流小于零(以附图2中桥臂电流参考方向为正方向)时需要降低子模块的投入数量降低该桥臂释放的能量。
非故障极在桥臂电流大于零时需要降低子模块投入的数量来降低桥臂吸收的能量；反之，在桥臂电流小于零时需要增大子模投入的数量来增大桥臂释放的能量。 MMC每相上桥臂和下桥臂均对投入的子模块数量进行修正，有利于快速实现故障恢复，即实现子模块电容电压的再平衡。
综上所述，可以得到考虑故障快速恢复控制方法在内时，因此，通过下式分别确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
和下桥臂参考电压
式中，udc为直流侧电压参考值，
为交流侧电压参考值，
为环流抑制电压参考值，sign(x)为符号函数；ipj和inj分别表示第j相上桥臂的输出电流。
基于上述发明构思，本实施例还提供一种柔性直流输电***故障快速恢复控制装置，如图4所示，包括：
计算模块，用于计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤所述平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
比较模块，用于比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
获取模块，用于若死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差，则利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
控制模块，用于将补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。
其中，计算模块，包括第一确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数；upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
第二确定单元，用于通过下式确定MMC各相下桥臂电容电压的平均值：
式中，n为下桥臂的物理量；unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
第三确定单元，用于通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_aver'和ucnj_aver'。
比较模块，包括差值获取单元和判定单元；其中，
差值获取单元，用于通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (7)；
判定单元，用于当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
获取模块，包括补偿确定单元，用于根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得补偿电压
控制模块包括：
调节单元，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
上桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
下桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相下桥臂参考电压
其中，调节单元包括：第一调节子单元，用于若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；
第二调节子单元，用于若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法，其特征在于，所述方法包括：
计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
当所述死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差时，利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
将所述补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制；
所述模块化多电平换流器的桥臂参考电压，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；
若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量包括：
通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值ucpj_aver：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数，upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
通过下式确定模块化多电平换流器各相下桥臂电容电压的平均值ucnj_aver：
式中，n为下桥臂的物理量，unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_ave'r和ucnj_aver'。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (3)
式中，j表示模块化多电平换流器第j相，j＝a、b、c，分别代表模块化多电平换流器的三相；ucpj_aver'和ucnj_aver'分别为模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小具体包括：
当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿电压
根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式分别确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
和下桥臂参考电压
式中，udc为直流侧电压参考值，
为交流侧电压参考值，
为环流抑制电压参考值，sign(x)为符号函数；ipj和inj分别表示第j相上桥臂的输出电流。
7.用于如权利要求1所述柔性直流输电***故障快速恢复控制方法的柔性直流输电***故障快速恢复控制装置，其特征在于，所述装置包括：
计算模块，用于计算模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的平均值，通过过滤所述平均值中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量；
比较模块，用于比较上、下桥臂电容电压的直流分量之差与死区环节预设阈值之间的大小，确定死区环节的输出；
获取模块，用于若死区环节的输出为上、下桥臂电容电压的直流分量之差，则
利用基于比例积分控制的比例控制器对其输出进行调节，获取补偿电压；
控制模块，用于将补偿电压与模块化多电平换流器的桥臂参考电压叠加，以实现柔性直流输电***故障快速恢复控制。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块，包括
第一确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器各相上桥臂电容电压的平均值：
式中，j表示模块化多电换流器的第j相，j＝a、b、c；p为上桥臂物理量，i表示第i个子模块，i＝1,2，…,N，N为桥臂串联的子模块个数；upj_i为第j相上桥臂的第i个子模块电压；
第二确定单元，用于通过下式确定MMC各相下桥臂电容电压的平均值：
式中，n为下桥臂的物理量；unj_i为第j相下桥臂的第i个子模块电压；
第三确定单元，用于通过过滤上、下桥臂电容电压的平均值ucpj_aver和ucnj_aver中的基波分量获得模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量ucpj_aver'和ucnj_aver'。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述比较模块，包括差值获取单元和判定单元；其中，
所述差值获取单元，用于通过下式确定所述各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差：
ucpnj_err＝ucpj_aver'-ucnj_aver' (7)；
所述判定单元，用于当模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量不一致且其差值大于死区环节的预设阈值时，死区环节输出模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差，否则输出零。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，包括补偿确定单元，用于根据模块化多电平换流器各相上、下桥臂电容电压的直流分量之差与比例系数K相乘获得补偿电压
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
调节单元，用于调节模块化多电平换流器桥臂投入的子模块数量；
上桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相上桥臂参考电压
下桥臂参考电压确定单元，用于通过下式确定模块化多电平换流器第j相下桥臂参考电压
式中，udc为直流侧电压参考值，
为交流侧电压参考值，
为环流抑制电压参考值，sign(x)为符号函数；ipj和inj分别表示第j相上桥臂的输出电流。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述调节单元包括：第一调节子单元，用于若故障极桥臂的输出电流值大于零，增加桥臂串联的子模块数目；若小于零，则减少桥臂串联的子模块数目；第二调节子单元，用于若非故障极桥臂的输出电流值大于零，减少桥臂串联的子模块数目；若小于零，则增加桥臂串联的子模块数目。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710390261.2A CN108933540B (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710390261.2A CN108933540B (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108933540A CN108933540A (zh) | 2018-12-04 |
| CN108933540B true CN108933540B (zh) | 2021-09-03 |
Family
ID=64450741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710390261.2A Active CN108933540B (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108933540B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110350798B (zh) * | 2019-06-27 | 2020-10-23 | 浙江大学 | 模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法 |
| CN111092561B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-12-21 | 东南大学 | 一种混合型mmc解锁后子模块电容电压快恢复方法 |
| CN111682575B (zh) * | 2020-06-22 | 2021-11-30 | 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) | 柔性直流输电***中具备稳压电容桥臂的三相串联ca-mmc及*** |
| CN111799832B (zh) * | 2020-07-14 | 2023-10-03 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 | 一种mmc-hvdc输电***的协调控制方法 |
| CN112134253B (zh) * | 2020-08-19 | 2022-09-20 | 许继集团有限公司 | 一种直流能耗装置的不平衡鉴别与保护方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102158112A (zh) * | 2011-03-03 | 2011-08-17 | 山东大学 | 一种模块化多电平变换器的综合控制***及其方法 |
| CN104135178A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-11-05 | 哈尔滨同为电气股份有限公司 | 基于交流侧电流补偿的模块化多电平桥臂电容电压平衡控制方法 |
| CN106300405A (zh) * | 2015-06-09 | 2017-01-04 | 国网智能电网研究院 | 一种直流线路电流超调和震荡主动抑制的方法 |
-
2017
- 2017-05-27 CN CN201710390261.2A patent/CN108933540B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102158112A (zh) * | 2011-03-03 | 2011-08-17 | 山东大学 | 一种模块化多电平变换器的综合控制***及其方法 |
| CN104135178A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-11-05 | 哈尔滨同为电气股份有限公司 | 基于交流侧电流补偿的模块化多电平桥臂电容电压平衡控制方法 |
| CN106300405A (zh) * | 2015-06-09 | 2017-01-04 | 国网智能电网研究院 | 一种直流线路电流超调和震荡主动抑制的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108933540A (zh) | 2018-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108933540B (zh) | 一种柔性直流输电***故障快速恢复控制方法和装置 | |
| CN105406500B (zh) | Mmc‑hvdc***直流侧单极接地故障的非对称运行控制方法 | |
| CN109347351B (zh) | 一种模块化多电平换流器的模型预测控制方法 | |
| CN106533227A (zh) | 一种模块化多电平换流器冗余容错控制方法 | |
| CN104993533B (zh) | 模块化多电平变流器桥臂间能量平衡控制方法 | |
| CN105958523A (zh) | 一种并联三端直流输电***及其功率协调控制方法 | |
| Xu et al. | Open-loop voltage balancing algorithm for two-port full-bridge MMC-HVDC system | |
| CN107505524A (zh) | 换流阀例行试验电路及试验方法 | |
| CN103401459A (zh) | 一种三角形连接的链式h桥直挂式逆变器相间直流侧电压平衡控制方法 | |
| CN111786376B (zh) | 直流微电网的控制方法、装置、终端及存储介质 | |
| CN114884078A (zh) | 无功补偿与储能一体化的高压直挂*** | |
| Qiu et al. | Explore the capability of power electronic converters in providing power system virtual inertia | |
| Kuchibhatla et al. | An elephant herding optimization algorithm-based static switched filter compensation scheme for power quality improvement in smart grid | |
| EP3017519A1 (en) | Method for controlling a chain-link converter | |
| CN103986308B (zh) | 一种多电平变流器直流电容的动态均压电路 | |
| CN112952867A (zh) | 不对称负载下储能功率变换器输出电压不平衡抑制方法 | |
| CN105119314B (zh) | 一种用于功率单元直流电压平衡控制的动态切换方法 | |
| CN106998075A (zh) | 抑制晶闸管的12脉动逆变器后续换相失败的方法及*** | |
| CN107994598B (zh) | 一种交直流协调控制方法及*** | |
| CN111654053B (zh) | 柔性直流***的解锁启动方法、装置和设备 | |
| CN111342472B (zh) | 用于抑制直流连续换相失败的svc优化控制方法和装置 | |
| CN112366657A (zh) | 基于储能的隔离型直流变换器阻断故障的控制方法及装置 | |
| CN108322072B (zh) | 一种模块化多电平换流器的降容运行方法和装置 | |
| CN113013917A (zh) | 用于电力电子变流器的混合型相位同步控制器及控制方法 | |
| Wong et al. | Voltage Balance Control of Cascaded H-Bridge Rectifier-Based Solid-State Transformer with Vector Refactoring Technology in αβ Frame |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |