[发明专利]模块化多电平换流器阻抗校正装置设计方法及校正装置

说明书

本发明涉及一种模块化多电平换流器阻抗校正装置设计方法以及阻抗校正装置，该阻抗校正装置接入模块化多电平换流器交流网侧，根据换流器阻抗校正的频率需求，通过特定的设计方法可以得到阻抗校正装置各设备参数。通过一次设备手段，在模块化多电平换流器交流侧引入电容、电感设备，直接准确的改善其交流阻抗特性，避免了通过控制手段难以准确、有效的解决振荡的问题，使得柔性直流换流器的阻抗特性由一次设备主导，降低或削弱复杂的控制系统及其长链路延时对其阻抗特性的不利影响，提高系统运行稳定性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电相关技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器阻抗校正装置设计方法、阻抗校正装置以及一种采用该阻抗校正装置的模块化多电平换流器系统。

背景技术

基于电压源型换流器的柔性直流输电技术因其有功、无功控制快速灵活，可为交流电网提供电压支撑，无换相失败等优势，近年来得到大力研究与应用。相比于传统两电平、三电平换流器拓扑，模块化多电平换流器拓扑采用子模块级联方式，更易实现高电压等级，降低交流谐波，极大地提升了高压柔性直流输电工程的可行性，促进了柔性直流输电技术的发展及其工程推广应用。

然而随着基于模块化多电平换流器的柔性直流输电工程的陆续投运，实际工程也相继中出现了以往交流工程和常规直流工程中不曾出现的新型振荡问题，引发电能质量和热稳定问题，严重时还因过电压、过电流而导致系统停运，对系统造成巨大损失。例如渝鄂背靠背柔直工程调试中曾两次出现高频谐振现象，振荡频率分别为1.8kHz和650Hz，鲁西背靠背直流工程一端柔直换流站通过长距离线路接入交流电网，此时发生了1.2kHz左右的高频振荡，导致联结变压器分接头损坏，造成系统停运。

随着国内外柔性直流输电工程的不断建设，此类互联系统的谐波稳定性问题成为亟待解决的重大问题。与两电平电压源型换流器相比，模块化多电平换流器拓扑具有更为复杂的内部动态行为，因此其振荡稳定性问题和控制非常复杂。此外，工程中的模块化多电平换流器的控制系统链路延时较长，这使得针对某一频率进行振荡抑制的控制策略无法按照预期及时、准确的调节换流器输出，进而无法准确调节该频率下换流器阻抗，并会对其他频段的阻抗特性产生不确定的控制作用。由此可见，通过控制手段有效解决振荡问题十分困难。为此，有必要从一次设备层面，研究改善柔性直流换流器阻抗特性的设备，使得柔性直流换流器的阻抗特性由一次设备主导，降低或削弱复杂的控制系统及其长链路延时对换流器阻抗特性的不利影响，提高系统运行稳定性。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种模块化多电平换流器阻抗校正装置设计方法以及阻抗校正装置，该阻抗校正装置接入模块化多电平换流器交流网侧，根据换流器阻抗校正的频率需求，通过特定的设计方法可以得到阻抗校正装置各设备参数，从而达到调节模块化多电平换流器特定频率及附近频率交流侧阻抗的目的，避免换流器与交流系统发生谐振，提高设备运行安全性。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种模块化多电平换流器阻抗校正装置设计方法，包括步骤：

根据模块化多电平换流器交流侧阻抗特性，选取需要进行换流器阻抗校正的频率点f_op以及阻抗校正支路串联谐振频率点f_os；

计算阻抗校正装置中的电感器取值L_ic：

其中，L_MMC为模块化多电平换流器等效电感归算到交流网侧的电感值；

计算阻抗校正装置中的电容器取值C_ic：

进一步的，所述L_MMC的取值包括，

若模块化多电平换流器中存在交流变压器，则L_MMC＝L_t+L_arm/2；