一种提高弱电网下MMC-HVDC稳定性的全频带电导补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种提高弱电网下MMC

【技术实现步骤摘要】
一种提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法


[0001]本专利技术涉及到MMC控制
，尤其涉及到一种提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法。

技术介绍

[0002]得益于海上风电并网、新能源孤岛送出、区域电网异步互联等应用场景的迫切需求，国内外已有几十项MMC
‑
HVDC工程投入运行。随着分布式电源并网功率的增加以及接入电网位置的广泛分布，电网越来越呈现出弱电网特性，即电网阻抗较大且并网点电网电压含有丰富的背景谐波。电网运行方式的变化也导致了电网阻抗呈宽范围变化的特点，当弱交流系统短路比较小时，锁相环无法准确锁相，传统的双闭环解耦控制策略也无法准确、稳定地对系统进行控制，给MMC稳定高效运行带来了严峻挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法，该方法包括以下步骤：
[0004]通过MMC
‑
HVDC的电气参数和控制参数建立系统并网并联形式等效模型；
[0005]根据所述等效模型推导得到MMC输出导纳表达式，并根据所述MMC输出导纳表达式得到输出电导表达式；
[0006]对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围；
[0007]通过电流控制器、调制环节和子模块电容电压平衡策略得到所有全控型电力电子开关器件的触发信号，对MMC的子模块进行控制。
[0008]在上述技术方案中，给出了MMC
‑
HVDC控制系统负电导频带范围及电导最小值求解方法，基于此提出全频带电导补偿策略，显著改善了弱电网下MMC
‑
HVDC控制系统的稳定性。
[0009]在一个具体可实施方案中，所述对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围具体包括：所述对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围，具体为：
[0010]根据所述输出电导表达式求解关于角频率ω的一阶导数，得到极值点ω
v
，将极值点ω
v
带入所述输出电导表达式中得到全频带电导最小值G
v
，控制系统负电导频带范围为(
‑
ω
v
～ω
v
)；
[0011]根据所述全频带电导最小值G
v
，以及计算过程中存在的误差，得到全频带电导补偿值Y
v
＝kG
v
，其中k为误差系数；
[0012]采集MMC
‑
HVDC换流站输出三相并网电流i
a
、i
b
、i
c
，以及公共耦合点三相电压u
a
、u
b
、u
c
；
[0013]将公共耦合点三相电压u
a
、u
b
、u
c
经锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；
[0014]根据所述公共耦合点电压相角θ，将公共耦合点三相电压做3s/2r变换，得到公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
；对并网电流i
a
、i
b
、i
c
做3s/2r变换，得到并网电流dq轴分量i
d
、i
q
；
[0015]根据所述公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
，并网电流dq轴分量i
d
、i
q
以及所述电导补偿值，通过全频带电导补偿方程，得到校正后的并网电流dq轴分量i
′
d
、i
′
q
；
[0016]根据预设的或接受调度发送的有功指令P
ref
、无功指令Q
ref
及坐标变换得到的电压u
d
、u
q
，计算并网电流指令i
dref
、i
qref
；
[0017]将所述并网电流指令i
dref
、i
qref
、以及校正后的并网电流dq轴分量i
′
d
、i
′
q
和所述公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
进入到电流控制器，得到驱动信号控制MMC的六个桥臂电压。
[0018]在一个具体可实施方案中，所述全频带电导补偿方程为：
[0019][0020]在一个具体可实施方案中，根据所述等效模型推导得到MMC输出导纳表达式，并根据所述MMC输出导纳表达式得到输出电导表达式，具体为：
[0021]根据逆变器并网电流控制框图得到并网电流表达式：
[0022]i
L
＝G
r0
i
Lref
+Y0u
PCC
；
[0023]其中
[0024]根据逆变器并网等效电路并联形式推导出并网电流表达式：
[0025][0026]将公式i
L
＝G
r0
i
Lref
+Y0u
PCC
和联立可得到MMC输出导纳表达式：
[0027]其中，为电流调节器，为数字控制产生的延时环节，为等效被控对象，K
p
为电流环PI调节器比例控制系数，K
i
为电流环PI调节器积分控制系数，s为拉普拉斯算子，T
s
为一个控制周期延时，L为连接电抗器和换流变压器电感之和；
[0028]将和s＝jω代入MMC输出导纳表达式中，得到输出电导表达式；
[0029][0030]其中，
[0031]在一个具体可实施方案中，所述将公共耦合点三相电压u
a
、u
b
、u
c
经锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ，具体为：
[0032]根据公式获得公共耦合点电压相角θ，其中，
[0033]ω1为电网的额定角频率，K
p_PLL
为锁相环PI调节器的比例控制系数，K
i_PLL
为锁相环PI调节器积分控制系数。
[0034]在一个具体可实施方案中，电压的3s/2r变换以及电流的3s/2r变换具体公式如下：
[0035][0036][0037]在一个具体可实施方案中，
[0038]所述根据预设的或接受调度发送的有功指令P
ref
、无功指令Q
ref
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：通过MMC
‑
HVDC的电气参数和控制参数建立系统并网并联形式等效模型；根据所述等效模型推导得到MMC输出导纳表达式，并根据所述MMC输出导纳表达式得到输出电导表达式；对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围；通过电流控制器、调制环节和子模块电容电压平衡策略得到所有全控型电力电子开关器件的触发信号，对MMC的子模块进行控制。2.如权利要求1所述的提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法，其特征在于，所述对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围具体包括：所述对输出电导表达式求解关于角频率的一阶导数得到最小极值点、全频带电导最小值、电导补偿值以及负电导频带范围，具体为：根据所述输出电导表达式求解关于角频率ω的一阶导数，得到极值点ω
v
，将极值点ω
v
带入所述输出电导表达式中得到全频带电导最小值G
v
，控制系统负电导频带范围为(
‑
ω
v
～ω
v
)；根据所述全频带电导最小值G
v
，以及计算过程中存在的误差，得到全频带电导补偿值Y
v
＝kG
v
，其中k为误差系数；采集MMC
‑
HVDC换流站输出三相并网电流i
a
、i
b
、i
c
，以及公共耦合点三相电压u
a
、u
b
、u
c
；将公共耦合点三相电压u
a
、u
b
、u
c
经锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；根据所述公共耦合点电压相角θ，将公共耦合点三相电压做3s/2r变换，得到公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
；对并网电流i
a
、i
b
、i
c
做3s/2r变换，得到并网电流dq轴分量i
d
、i
q
；根据所述公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
，并网电流dq轴分量i
d
、i
q
以及所述电导补偿值，通过全频带电导补偿方程，得到校正后的并网电流dq轴分量i
′
d
、i
′
q
；根据预设的或接受调度发送的有功指令P
ref
、无功指令Q
ref
及坐标变换得到的电压u
d
、u
q
，计算并网电流指令i
dref
、i
qref
；将所述并网电流指令i
dref
、i
qref
、以及校正后的并网电流dq轴分量i
d
′
、i
q
′
和所述公共耦合点电压dq轴分量u
d
、u
q
进入到电流控制器，得到驱动信号控制MMC的六个桥臂电压。3.如权利要求2所述的提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法，其特征在于，所述全频带电导补偿方程为：4.如权利要求2所述的提高弱电网下MMC
‑
HVDC稳定性的全频带电导补偿方法，其特征在于，根据所述等效模型推导得到MMC输出导纳表达式，并根据所述MMC输出导纳表达式得到输出电导表达式，具体为：根据逆变器并网电流控制框图得到并网电流表达式：i
L
＝G
r0
i
Lref
+Y0u
PCC
；
其中根据逆变器并网等效电路并联形式推导出并网电流表达式：将公式i
L
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁营玉，霍姚彤，王志飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：