[发明专利]一种适用于多工况的抑制MMC电容电压波动的二次谐波注入方法

说明书

一种适用于多工况的抑制MMC电容电压波动的二次谐波注入方法，它包括以下步骤：步骤1：获得二倍频环流注入后的三相桥臂瞬时功率表达式，并以三相桥臂瞬时功率的基频和二倍频波动分量为基础，建立优化目标函数；步骤2：根据优化计算结果确定二倍频环流和注入的幅值和相位；步骤3：根据计算的幅值、相位生成控制器所需要的参考信号。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及柔性直流输电技术，尤其涉及一种适用于多工况的抑制MMC电容电压波动的二次谐波注入方法。

背景技术

柔性直流输电(VSC-HVDC)是继交流输电、常规直流输电之后的新一代直流输电技术。柔性直流输电技术具有有功、无功可独立调节，弱电网接入和低电压穿越能力强，低交流滤波及无功补偿需求等特点。模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)具有具备控制灵活、模块扩展性、开关频率低、谐波含量低等特点。目前，我国已建成的上海南汇柔性直流工程、南澳三端柔性直流工程、舟山五端柔性直流工程、厦门±320kV柔性直流示范工程及张北直流电网工程均采用MMC结构。

然而相同容量下MMC相较于传统的电流源型换流器(LCC)，存在着体积重量大的问题。在国家大力发展远海风电的时代背景下，远海风电经MMC送出是目前普遍接受的解决方案之一。MMC子模块电容占子模块体积的1/2以上、成本的1/3左右，降低MMC的体积和重量有助于降低海上平台和换流站本身的建设成本。海上风电场景工况多变，因此开展适用于多工况下的电容电压波动抑制策略研究以减少电容容值设计需求，具有重大的理论和工程意义。

发明内容

本发明的目的是为了对MMC换流阀桥臂功率的波动进行有效抑制，以降低子模块电容电压波动，进而减少子模块电容容值的设计需求，从而降低子模块电容体积，并最终降低MMC的体积，而提供的一种适用于多工况的抑制MMC电容电压波动的二次谐波注入方法。

一种适用于多工况的抑制MMC电容电压波动的二次谐波注入方法，它包括以下步骤：

步骤1：获得考虑二倍频环流注入后的三相桥臂瞬时功率表达式，并以桥臂瞬时功率的基频和二倍频波动分量为基础，建立优化目标函数；

步骤2：根据优化结果确定二倍频环流注入的幅值和相位；

步骤3：根据计算的幅值、相位生成控制器所需要的参考信号。

在步骤1中，在获得考虑二倍频环流注入后的三相桥臂瞬时功率表达式时，包括：

1)获得不同工况的考虑二次谐波电流注入的三相桥臂电流表达式；

2)获得不同工况的三相桥臂电压表达式；

3)获得不同工况的三相桥臂瞬时功率。

其中，MMC网侧三相电压可以表示如下：

式中，x、y、z为三相电压跌落系数，取值为0～1；t为变压器变比；U_m为稳态条件下的阀侧交流电压幅值；ω为基波角频率；γ为变压器移向角；

经过abc-dq0变换，得到网侧正、负、零序电压表示如下：

其中定义为旋转因子；

当MMC稳态运行时，x，y，z＝1；在交流电压不平衡条件下，三相不再对称，且会出现负序电压、电流分量。不平衡的程度和方式不同，三相电压的跌落系数不同，三相电压的序分量大小也不同。

考虑二次谐波电流注入的a相桥臂电流可以表示为：