[发明专利]一种柔性直流换流器直流故障电流抑制方法及其应用

权利要求书

1.一种柔性直流换流器直流故障电流抑制方法，应用于直流侧输出电压在其自身输出能力限制范围内任意可调的柔性直流换流器，其特征在于，所述方法包括：

将直流电流基本控制器的输出量与直流电流优化控制器的输出量二者进行叠加，将叠加结果作为换流器相单元直流电压控制量初值，其中，所述直流电流优化控制器用于优化换流器在直流故障过程中的暂态特性，所述直流电流基本控制器用于确保换流器在稳态运行时满足稳态运行指标；

将所述换流器相单元直流电压控制量初值除以换流器功率模块电容电压额定值得到换流器相单元功率模块投入数量初值；

将所述换流器相单元功率模块投入数量初值通过限幅环节限制其变化范围后，得到换流器相单元功率模块投入数量终值；

将所述换流器相单元功率模块投入数量终值乘以换流器功率模块电容电压额定值，得到换流器相单元直流电压控制量终值后，进一步通过换流器控制系统处理后使得换流器输出与直流故障点的电压大小相适应的直流母线电压，以阻止直流故障电流进一步增大，限制直流故障电流的峰值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流电流基本控制器包括：直流电流比例-积分控制器、直流电流比例-积分-微分控制器、直流电流比例-微分控制器、直流电流比例控制器、直流电流模糊逻辑控制器、直流电流神经网络控制器、直流电流重复控制器及直流电流模型预测控制器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流电流优化控制器包括：直流电压加权前馈控制器、直流电压比例控制器及直流电压预测控制器中的任意一种。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述直流电流优化控制器的动态响应速度为所述直流电流基本控制器的动态响应速度的10～20倍以上，以达到快速降低直流母线电压，限制直流故障电流峰值的目的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直流电流包括：正极直流母线电流、负极直流母线电流及正极与负极直流母线电流的平均值中的任意一种。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直流电流优化控制器的控制输入量为本地换流器直流母线电压、与本地换流器直流母线相连接的直流线路的直流电压中的最小值或者直流母线电压及与该直流母线相连接的直流线路电压中的最小值，其中，所述直流母线电压包括：正极直流母线对负极直流母线之间的直流电压、正极或者负极直流母线对地之间的直流电压及正极或者负极直流母线对金属回线之间的直流电压中的任意一种，所述直流线路的直流电压包括：直流极线对直流极线之间的直流电压、直流极线对地之间的直流电压及直流极线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述限幅环节的上限幅值的选取范围在换流器单个桥臂单元内部功率模块数量值和与1.1倍单个桥臂单元内部功率模块数量值之间任意选择，所述限幅环节的下限幅值的范围在零与-0.1倍单个桥臂单元内部功率模块数量值之间任意选择。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流侧输出电压在其自身输出能力限制范围内任意可调的柔性直流换流器包括功率模块混合型模块化多电平换流器或全桥型模块化多电平换流器。

9.一种基于权利要求1至8任意一项所述的柔性直流换流器直流故障电流抑制方法抑制柔性直流输电系统中直流故障电流的方法，其特征在于，包括：

在换流器直流侧线路发生金属性短路故障时，通过直流电流优化控制器以预设速度将换流器相单元直流电压控制量终值减小为零，以使换流器实际输出的直流母线电压等于零，以限制柔性直流输电系统中的直流故障短路电流。

10.一种基于权利要求1至8任意一项所述的柔性直流换流器直流故障电流抑制方法抑制柔性直流输电系统中直流故障电流的方法，其特征在于，包括：

在换流器直流侧线路发生高阻故障时，通过直流电流优化控制器自适应地动态调节换流器相单元直流电压控制量终值，使得换流器输出的实际直流母线电压能够自适应不同类型的高阻故障，以限制柔性直流输电系统中的直流故障短路电流。