[发明专利]一种柔性直流输电用平波电抗器的参数设计方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电（VSC-HVDC）技术领域，具体涉及一种柔性直流输电用平波电抗器的参数设计方法。

背景技术

柔性直流输电技术灵活的应用性能，使其在城市电网互联，新能源并网以及无源负荷供电等领域有着极其广阔的应用前景。平波电抗器是柔性直流换流站中的重要设备之一，其参数直接影响换流系统的谐波特性、控制响应速度以及故障抑制能力。在已有的柔性直流输电技术相关文献中，未见平波电抗器参数设计方法的相关报道，而在常规直流输电中，平波电抗器的设计依据主要考虑如下因素：

一是按照系统发生扰动时抑制直流电流上升速度初步设计电感值，由于在常规直流输电中，当一个换流桥发生故障时，由于故障桥的电压在大约3/8周期的一段时间内将连续等于零，因此其直流电压相应下降，而直流电流上升，在电压下降、电流上升的一段时间内，换流器的其他健全桥将换相多次，直流电流的上升使换相时间拉长，如果时间拉长地过多，就会导致健全桥相继发生换相失败。继发的换相失败将使换流器的电压进一步大幅下降，直流电流更快地上升，恶性循环的结果往往使事故扩展到该极所有的桥，以致直流线路只剩下一个极送电，输送功率减小到事故前的一半。因此，必须设法减小由于一个桥换相失败而引起的直流电流的增大。为了达到该目的的平波电抗计算简化公式为Ld=ΔUdΔIdΔt=ΔUd(β-1-γmin)ΔId×360f.]]>

二是按照减少直流线路中的电压电流纹波的要求决定电感值。在常规直流输电中，平波电抗器按照抑制故障电流上升速度的要求选定之后，由于它同时也起平波作用，因而直流线路电压和电流的纹波一般都比较小。但是还需考虑如下两方面的问题：①纹波对直流线路并行的通讯线路感应杂音，特别是电流纹波的电磁感应，必要时需增设直流滤波器；②小电流时，电流波形的间断问题。

柔性直流输电工程中平波电抗器的参数设计与常规直流输电考虑的主要问题是相似的，但是柔性直流输电不存在换相失败的问题，其他故障机理亦不同于常规直流输电，因此抑制故障电流上升速度的参数计算方法也不相同。另外，由于柔性直流输电工程一般采用电缆线路，不需考虑直流电压电流谐波对通讯线路的干扰问题，而且即使采用了架空线路，由于柔性直流输电技术采用的PWM调制或基于正弦逼近的SWM调制方法，换流器交直流侧输出的电压电流波形质量都较好，一般不需考虑谐波抑制问题。另外，柔性直流输电直流侧电流也不存在电流断续的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种柔性直流输电用平波电抗器的参数设计方法，能够避免电路参数引起的系统谐振。

本发明提供的一种柔性直流输电用平波电抗器的参数设计方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）确定输入参数，包括桥臂电感值L_arm、线路电感值L_line、子模块电容值C₀和桥臂子模块数量n；

（2）根据故障电流上升率的抑制条件，确定平波电抗器电感值的下限；

（3）根据直流动态响应速度的条件，确定平波电抗器电感值的上限；

（4）根据产生谐振的条件，确定平波电抗电感值。

其中，步骤（2）所述根据故障电流上升率的抑制条件，确定平波电抗器电感值下限的步骤包括：

发生直流双极短路故障时，子模块电容放电电流为：