基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法技术

本发明专利技术提供的一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，包括以下步骤：S1.确定基于模块化多电平换流器的直流系统的拓扑结构，S2.判断基于模块化多电平换流器的直流系统是否发生交流不对称故障，如是，并将交流不对称故障按照时间节点划分为三个阶段,S3.确定步骤S2中交流不对称故障中各阶段的PI调节器的电流输入参考值；S4.PI调节器根据输入的不同阶段的电流输入参考值进行调节处理，并向模块化多电平换流器输出相应控制信号以抑制基于模块化多电平换流器的直流系统直流电流波动；充分利用PI调节器跟踪直流分量的优越性，从而有效对电流波动进行有效抑制，确保直流系统中非故障侧的安全稳定运行。流系统中非故障侧的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种电流波动抑制方法，尤其涉及一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法。

技术介绍

[0002]基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,英文简称MMC)的柔性直流输电作为新一代输电技术，因其在新能源并网、交流电网异步互联、海上孤岛供电等领域的不可替代性，已成为输电领域的有力支撑。当MMC所连交流系统发生不对称故障时，故障会通过直流侧向非故障侧传播，造成直流电流的波动，进而影响非故障侧的安全稳定运行。
[0003]然而，现有技术中还没有一种有效的手段针对上述问题进行有效解决。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，充分利用PI调节器跟踪直流分量的优越性，通过将故障发生后的阶段划分为故障发生阶段、故障消失后回稳阶段和故障消失后完全稳定阶段，并针对前两个阶段分别计算PI调节器的输入参考值以及在最后一个阶段将PI调节器退出运行，从而有效对电流波动进行有效抑制，确保直流系统中非故障侧的安全稳定运行。
[0005]本专利技术提供的一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，包括以下步骤：
[0006]S1.确定基于模块化多电平换流器的直流系统的拓扑结构，其中，该拓扑结构为包括输出变压器以及模块化多电平换流器，其中，输出变压器的一次侧连接于模块化多电平换流器的输出端，输出变压器的二次侧连接于交流系统；r/>[0007]S2.判断基于模块化多电平换流器的直流系统是否发生交流不对称故障，如是，并将交流不对称故障按照时间节点划分为三个阶段，包括交流不对称故障发生阶段、交流不对称故障消失后直流电流回稳阶段以及交流不对称故障消失后直流电流完全稳定阶段；
[0008]S3.确定步骤S2中交流不对称故障中各阶段的PI调节器的电流输入参考值；
[0009]S4.PI调节器根据输入的不同阶段的电流输入参考值进行调节处理，并向模块化多电平换流器输出相应控制信号以抑制基于模块化多电平换流器的直流系统直流电流波动。
[0010]进一步，步骤S3中，在交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的A相电流参考值通过如下公式确定：
[0011][0012]其中，为交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的A相电流参考值，U为稳态运行时直流系统中输出变压器的二次侧的电压幅值，a为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的正序分量幅值，b为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的负序分量幅值，I
+
表示模块化多电平换流器交流出端相电流的幅值，δ为直流系统中输出变压器一次侧电压超前于二次侧电压的角度，为直流系统中输出变压器在交流故障发生后的负序分量相对正序分量的相角，θ为模块化多电平换流器交流输出端的相电流的初相位，U
dc
为直流系统中直流侧电压，n为输出变压器的变比。
[0013]进一步，步骤S3中，在交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的B相电流参考值通过如下公式确定：
[0014][0015]其中，为交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的B相电流参考值，U为稳态运行时直流系统中输出变压器的二次侧的电压幅值，a为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的正序分量幅值，b为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的负序分量幅值，I
+
表示模块化多电平换流器交流出端相电流的幅值，δ为直流系统中输出变压器一次侧电压超前于二次侧电压的角度，为直流系统中输出变压器在交流故障发生后的负序分量相对正序分量的相角，θ为模块化多电平换流器交流输出端的相电流的初相位，U
dc
为直流系统中直流侧电压，n为输出变压器的变比。
[0016]进一步，步骤S3中，在交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的C相电流参考值通过如下公式确定：
[0017][0018]其中，为交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的C相电流参考值，U为稳态运行时直流系统中输出变压器的二次侧的电压幅值，a为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的正序分量幅值，b为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的负序分量幅值，I
+
表示模块化多电平换流器交流出端相电流的幅值，δ为直流系统中输出变压器一次侧电压超前于二次侧电压的角度，为直流系统中输出变压器在交流故障发生后的负序分量相对正序分量的相角，θ为模块化多电平换流器交流输出端的相电流的初相位，U
dc
为直流系统中直流侧电压，n为输出变压器的变比。
[0019]进一步，步骤S3中，交流不对称故障消失后直流电流回稳阶段输入至PI调节器的A、B以及C相电流参考值通过如下公式确定：
[0020][0021]其中，和分别为交流不对称故障消失后直流电流回稳阶段输入至PI调节器的A、B以及C相电流参考值，U
dc
为直流系统中直流侧电压，P
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为交流系统输入至模块化多电平换流器的给定有功功率参考值。
[0022]本专利技术的有益效果：通过本专利技术，充分利用PI调节器跟踪直流分量的优越性，通过将故障发生后的阶段划分为故障发生阶段、故障消失后回稳阶段和故障消失后完全稳定阶段，并针对前两个阶段分别计算PI调节器的输入参考值以及在最后一个阶段将PI调节器退出运行，从而有效对电流波动进行有效抑制，确保直流系统中非故障侧的安全稳定运行。
附图说明
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0024]图1为本专利技术的流程图。
[0025]图2为本专利技术的拓扑结构示意图。
[0026]图3为本专利技术和现有技术的交流不对称故障时(单相故障)直流电流的波形图。
[0027]图4为本专利技术和新啊哟技术的交流不对称故障时(两相故障)直流电流的波形图。
具体实施方式
[0028]以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步说明：
[0029]本专利技术提供的一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，包括以下步骤：
[0030]S1.确定基于模块化多电平换流器的直流系统的拓扑结构，其中，该拓扑结构为包括输出变压器以及模块化多电平换流器，其中，输出变压器的一次侧连接于模块化多电平换流器的输出端，输出变压器的二次侧连接于交流系统；在图1中，其拓扑结构设置成双端拓扑结构，即具有两个模块化多电平换流器(MCC1和MCC2)和两个输出变压器(T1和T2)，其中，两个模块化多电平换流器之间电气连接，在电能传输时，交流系统1的电能通过变压器T1传输至模块化多电平换流器MCC1，然后再通过模块化多电平换流器MCC2处理后经过变压器T2传输至交流系统2，当然，交流系统2的电能可以反向传输至交流系统1，从而形成双端拓扑结构，在下面的具体实例中，以故障设置在变压器T2的二次侧处(即PCC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.确定基于模块化多电平换流器的直流系统的拓扑结构，其中，该拓扑结构为包括输出变压器以及模块化多电平换流器，其中，输出变压器的一次侧连接于模块化多电平换流器的输出端，输出变压器的二次侧连接于交流系统；S2.判断基于模块化多电平换流器的直流系统是否发生交流不对称故障，如是，并将交流不对称故障按照时间节点划分为三个阶段，包括交流不对称故障发生阶段、交流不对称故障消失后直流电流回稳阶段以及交流不对称故障消失后直流电流完全稳定阶段；S3.确定步骤S2中交流不对称故障中各阶段的PI调节器的电流输入参考值；S4.PI调节器根据输入的不同阶段的电流输入参考值进行调节处理，并向模块化多电平换流器输出相应控制信号以抑制基于模块化多电平换流器的直流系统直流电流波动。2.根据权利要求1所述基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，其特征在于：步骤S3中，在交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的A相电流参考值通过如下公式确定：其中，为交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的A相电流参考值，U为稳态运行时直流系统中输出变压器的二次侧的电压幅值，a为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的正序分量幅值，b为交流不对称故障时直流系统中输出变压器的二次侧电压的负序分量幅值，I
+
表示模块化多电平换流器交流出端相电流的幅值，δ为直流系统中输出变压器一次侧电压超前于二次侧电压的角度，为直流系统中输出变压器在交流故障发生后的负序分量相对正序分量的相角，θ为模块化多电平换流器交流输出端的相电流的初相位，U
dc
为直流系统中直流侧电压，n为输出变压器的变比。3.根据权利要求1所述基于PI调节器的多阶段直流电流波动抑制方法，其特征在于：步骤S3中，在交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的B相电流参考值通过如下公式确定：其中，为交流不对称故障发生阶段输入至PI调节器的B相电流参考值，U为稳态运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：林莉，谭惠丹，林雨露，汪莎莎，范米，王静芝，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：