一种并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法及系统制造方法及图纸

一种并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法及系统，对各个子模块进行多级桥臂协同均压控制包括：各个子模块交流平均电压一致，控制三相间的桥臂直流平均电压一致，控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致；基于直流电流稳态外环控制以及直流电流实时内环控制对直流融冰装置直流侧电流和电压进行控制；在步骤2的基础上引入直流电压前馈以获得直流调制电压；在相同的直流调制电压控制下实现多个直流融冰装置直流侧的并联；根据直流融冰装置所在线路的运行工况确定并联型直流融冰装置的功能，基于上述可并联型MMC装置实现了直流融冰与交流组网的融合场景应用，提高现场融冰装置的利用率。冰装置的利用率。冰装置的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，更具体地，涉及一种并联型多场景应用的MMC直流融冰方法及系统。

技术介绍

[0002]由于输电线路处于室外，受到自然环境因素的影响很大，其中天气状况会对输电线路的运行造成直接的影响，尤其是雨雪天气时极易发生的输电线路覆冰现象，有可能造成线路中断，杆塔倾倒等严重问题引发大面积停电的电力事故。对于此问题采用直流融冰技术是十分有效的解决手段，在电力系统中增设直流融冰装置，将交流转化为直流进行输出，把直流电流输出到覆冰的线路段，运用电流的热效应实现将线路上所结的冰融化掉的效果。
[0003]现有技术中，直流融冰装置可分为传统的直流融冰装置和新型直流融冰装置两大类，其中传统直流融冰装置主要有不控整流型直流融冰装置以及基于可控硅的直流融冰装置两种，不控整流型直流融冰装置是基于二极管整流技术的直流融冰装置，通过调节变压器调压档位调节直流电压，因此其变压器参数一旦确定，输出电压也随之确定，无法调节；基于可控硅的直流融冰装置采取晶闸管整流技术，该技术会消耗较大的无功功率，在实际应用中往往配置适当的滤波器，在滤除谐波的同时补偿整流消耗的无功功率，这就为电站设备占用面积加大了负担。
[0004]新型的直流融冰装置是基于MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)拓扑的直流融冰装置，MMC装置的输出电平数较多，对交流电网的谐波影响小，因此采用纯全桥的MMC换流器很适合应用于直流融冰场景，实现零起调压和零起升流功能。基于MMC拓扑的电压源型直流融冰装置在直流极输出特性上相对于前两种传统融冰装置有显著优势，是现有直流融冰应用场景中被广泛采用的装置类型。
[0005]目前大部分MMC型融冰装置仍采用了常规的配网型MMC的控制策略，大部分只有桥臂内的模块电压均衡，少数增加了相间模块电压的均衡。由于融冰应用的特殊性，直流极电压低，导致6个桥臂电压会有不均衡现象出现，最终导致调制电压与期望电压出现偏差，加大电流外环或者功率外环的负担，因此需要对MMC型融冰装置采用与常规配网型MMC不同的均压策略，保证MMC的精准调制。
[0006]其次，在融冰装置直流电流的输出方面，目前采用的直流电流环大部分都是通过单个电流PI控制器作为最终调制波的直流分量。此方法无法满足多台融冰装置并联运行的需求，同时还会造成直流输出谐振的风险。
[0007]另外，目前融冰通常采用单台固定容量的MMC融冰装置进行输出，融冰容量的可变性较差，出现较大的融冰需求变动时不能及时响应。在运行方面，融冰装置的利用率也不够充分，多数装置在非融冰季节处于闲置状态加大了成本损耗。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种并联型多场景应用的MMC直流融冰方法及系统，采用优化的单台装置内部的模块均压技术，并采用直流双环控制策略实现多台融冰装置的可并联，提高现场融冰装置的利用率。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]本专利技术提出了一种并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法，直流融冰装置采用三相六桥臂结构，每个桥臂上包括多个子模块。
[0011]控制方法包括：
[0012]步骤1，对各个子模块进行多级桥臂协同均压控制，多级桥臂协同均压控制包括：各个子模块交流平均电压一致，控制三相间的桥臂直流平均电压一致，控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致；
[0013]步骤2，基于直流电流稳态外环控制以及直流电流实时内环控制对直流融冰装置直流侧电流和电压进行控制；在步骤2的基础上引入直流电压前馈以获得直流调制电压；在相同的直流调制电压控制下实现多个直流融冰装置直流侧的并联；
[0014]步骤3，根据直流融冰装置所在线路的运行工况确定并联型直流融冰装置的功能，包括：线路正常时单组并联型直流融冰装置对电网进行动态无功补偿，线路正常时多组并联型直流融冰装置“背靠背”连接后对电网进行潮流控制；线路覆冰时单组并联型直流融冰装置对覆冰导线进行融冰，线路覆冰时多组并联型直流融冰装置“背靠背”连接后对电网进行潮流控制的同时对覆冰导线进行融冰。
[0015]优选地，步骤1中控制三相间的桥臂直流平均电压一致包括：
[0016]步骤1.1.1，采集子模块直流平均电压目标值U
dc_unit_ref
和三相所有桥臂子模块直流电压平均值U
dc_AVE_unit
，并计算U
dc_unit_ref
与U
dc_AVE_unit
之间的第一差值；通过三相模块直流电压平均值控制环利用第一差值得到三相有功电流指令I
unit_ref
；
[0017]步骤1.1.2，采集三相所有桥臂模块直流电压平均值U
dc_AVE_unit
及各相的上、下桥臂模块直流电压平均值U
dcj_unit
(j＝A/B/C)，并计算U
dc_AVE_unit
与U
dcj_unit
(j＝A/B/C)之间的第二差值；通过三相模块直流电压独立控制环利用第二差值得到各相有功电流修正指令ΔI
unit_j
(j＝A/B/C)；
[0018]步骤1.1.3，将I
unit_ref
乘以比例系数1/3得到每相平均有功电流指令值；将每相平均有功电流指令值与各相有功电流修正指令叠加并通过锁相环计算后得到各相有功电流交流分量参考值I
unit_j_refP
(j＝A/B/C)，利用I
unit_j_refP
(j＝A/B/C)计算得到各相交流调制电压U
j_pwm
(j＝A/B/C)；
[0019]步骤1.1.4，根据各相交流调制电压U
j_pwm
(j＝A/B/C)控制三相间的桥臂直流平均电压一致。
[0020]优选地，步骤1中控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致包括：
[0021]步骤1.2.1，采集各相上下桥臂的直流电压差ΔU
unit_j
(j＝A/B/C)；
[0022]步骤1.2.2，将ΔU
unit_j
(j＝A/B/C)乘以比例系数K
p3
，经过锁相环获得各相基频环流指令值I
cirj_ref
(j＝A/B/C)；
[0023]步骤1.2.3根据I
cirj_ref
(j＝A/B/C)通过环流控制环得到目标环流值并注入各相，得到各相基频环流调制电压U
j0_pwm
(j＝A/B/C)；
[0024]步骤1.2.4，根据各相基频环流调制电压U
j0_pwm
(j＝A/B/C)控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致。
[0025]优选地，三相模块直流电压平均值控制环包括P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法，所述直流融冰装置采用三相六桥臂结构，每个桥臂上包括多个子模块，其特征在于，所述控制方法包括：步骤1，对各个子模块进行多级桥臂协同均压控制，多级桥臂协同均压控制包括：各个子模块交流平均电压一致，控制三相间的桥臂直流平均电压一致，控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致；步骤2，基于直流电流稳态外环控制以及直流电流实时内环控制对直流融冰装置直流侧电流和电压进行控制；在步骤2的基础上引入直流电压前馈以获得直流调制电压；在相同的直流调制电压控制下实现多个直流融冰装置直流侧的并联；步骤3，根据直流融冰装置所在线路的运行工况确定并联型直流融冰装置的功能，包括：线路正常时单组并联型直流融冰装置对电网进行动态无功补偿，线路正常时多组并联型直流融冰装置“背靠背”连接后对电网进行潮流控制；线路覆冰时单组并联型直流融冰装置对覆冰导线进行融冰，线路覆冰时多组并联型直流融冰装置“背靠背”连接后对电网进行潮流控制的同时对覆冰导线进行融冰。2.根据权利要求1所述的并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法，其特征在于，步骤1中控制三相间的桥臂直流平均电压一致包括：步骤1.1.1，采集子模块直流平均电压目标值U
dc_unit_ref
和三相所有桥臂子模块直流电压平均值U
dc_AVE_unit
，并计算U
dc_unit_ref
与U
dc_AVE
‑
unit
之间的第一差值；通过三相模块直流电压平均值控制环利用第一差值得到三相有功电流指令I
unit_ref
；步骤1.1.2，采集三相所有桥臂模块直流电压平均值U
dc_AVE_unit
及各相的上、下桥臂模块直流电压平均值U
dcj_unit
(j＝A/B/C)，并计算U
dc_AVE_unit
与U
dcj_unit
(j＝A/B/C)之间的第二差值；通过三相模块直流电压独立控制环利用第二差值得到各相有功电流修正指令ΔI
unit_j
(j＝A/B/C)；步骤1.1.3，将I
unit_ref
乘以比例系数1/3得到每相平均有功电流指令值；将每相平均有功电流指令值与各相有功电流修正指令叠加并通过锁相环计算后得到各相有功电流交流分量参考值I
unit_j_refP
(j＝A/B/C)，利用I
unit_j_refP
(j＝A/B/C)计算得到各相交流调制电压U
j_pwm
(j＝A/B/C)；步骤1.1.4，根据各相交流调制电压U
j_pwm
(j＝A/B/C)控制三相间的桥臂直流平均电压一致。3.根据权利要求2所述的并联型多场景应用的MMC直流融冰装置控制方法，其特征在于，步骤1中控制每相的上下桥臂间的直流平均电压一致包括：步骤1.2.1，采集各相上下桥臂的直流电压差ΔU
unit_j
(j＝A/B/C)；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安然，王一，王继慷，马彦宾，李思，刘树，操丰梅，梅红明，王皆庆，游涛，王立超，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：