柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及柔性直流輸電系統(tǒng)（MMC-HVDC)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及柔性直流輸電 系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)適用于高度模塊化、高電壓、大功 率等場合，得到越來越多的工程應(yīng)用，是近年來的研究熱點(diǎn)。
[0003] 相對于傳統(tǒng)VSC(Voltage Source Converter，電壓源換流器）型柔性直流輸電系 統(tǒng)，MMC(Modular Multilevel Converter，模塊化多電平換流器）型柔性直流輸電系統(tǒng)的 一個突出特點(diǎn)是其電抗器L0串接在橋臂中，該電抗器主要是實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)的 交互功率；另外，該電抗器能一定程度地抑制故障電流，減少故障電流對子模塊的沖擊，以 及延緩電流上升的速度，給故障電流的截斷提供時間。然而，由于該電抗器存在于上下橋臂 中，與傳統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，當(dāng)交流側(cè)發(fā)生不對稱故障時，上下橋臂電抗器節(jié)點(diǎn)后的電壓有 效值將不再相等，模塊化多電平換流器的調(diào)制將發(fā)生紊亂。此時由于不對稱電壓和負(fù)序電 流的存在，使得換流器的不對稱電流更加嚴(yán)重，可能導(dǎo)致?lián)Q流器發(fā)生閉鎖，甚至觸發(fā)繼電保 護(hù)動作，中斷功率傳輸。
[0004] 在實(shí)際工程中，當(dāng)受端交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，由于是區(qū)外故障，可能需要直 流系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行且不閉鎖換流器，而此時交直流系統(tǒng)均會出現(xiàn)不對稱電壓，產(chǎn)生負(fù)序分量， 嚴(yán)重故障時產(chǎn)生的負(fù)序電流可能會燒壞IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣 柵雙極型晶體管）等元件，引起保護(hù)系統(tǒng)動作，導(dǎo)致柔性直流輸電系統(tǒng)停運(yùn)。因此有必要設(shè) 計在不平衡狀態(tài)下柔性直流輸電系統(tǒng)的換流器簡單有效的負(fù)序電流控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對目前尚無柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方 法，容易造成柔性直流輸電系統(tǒng)停運(yùn)的問題，提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù) 序電流控制方法與系統(tǒng)，確保柔性直流輸電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006] -種柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法，用于在所述柔性直流輸 電系統(tǒng)發(fā)生外部交流不對稱故障狀態(tài)下進(jìn)行負(fù)序電流控制，包括步驟：
[0007] 獲取所述柔性直流輸電系統(tǒng)中三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值， 其中，所述三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值包括當(dāng)前所述采樣步長的三相 電壓瞬時值、三相電流瞬時值以及前一所述采樣步長的三相電壓值與前一所述采樣步長的 三相電流值；
[0008] 根據(jù)所述三相電壓與三相電流前后步長的采樣值，采用基于正弦分解的算法，計 算三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三相旋轉(zhuǎn)電流相量，并根據(jù)所述三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三相旋轉(zhuǎn)電流 相量，分離出三相瞬時正序電壓、三相瞬時負(fù)序電壓以及三相正序故障電流；
[0009] 根據(jù)所述三相瞬時正序電壓和所述三相正序故障電流，運(yùn)用MMC雙閉環(huán)控制原 理，獲得三相正序參考電壓，定義所述三相瞬時負(fù)序電壓為三相負(fù)序參考電壓；
[0010] 將所述三相正序參考電壓和所述三相負(fù)序參考電壓相加，獲得MMC的三相實(shí)際調(diào) 制參考電壓，根據(jù)所述MMC的三相實(shí)際調(diào)制參考電壓生成觸發(fā)脈沖信號，并根據(jù)所述觸發(fā) 脈沖信號控制所述柔性直流輸電系統(tǒng)中各相單元內(nèi)子模塊的開通與閉合，輸出調(diào)制電壓。 [0011] 一種柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制系統(tǒng)，用于在所述柔性直流輸 電系統(tǒng)發(fā)生外部交流不對稱故障狀態(tài)下進(jìn)行負(fù)序電流控制，包括：
[0012] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述柔性直流輸電系統(tǒng)中三相電壓與三相電流相鄰兩次 采樣步長的采樣值，其中，所述三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值包括當(dāng)前 所述采樣步長的三相電壓瞬時值、三相電流瞬時值以及前一所述采樣步長的三相電壓值與 前一所述采樣步長的三相電流值；
[0013] 第一處理模塊，用于根據(jù)所述三相電壓與三相電流前后步長的采樣值，采用基于 正弦分解的算法，計算三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三相旋轉(zhuǎn)電流相量，并根據(jù)所述三相旋轉(zhuǎn)電壓 相量與三相旋轉(zhuǎn)電流相量，分離出三相瞬時正序電壓、三相瞬時負(fù)序電壓以及三相正序故 障電流；
[0014] 第二處理模塊，用于根據(jù)所述三相瞬時正序電壓和所述三相正序故障電流，運(yùn)用 MMC雙閉環(huán)控制原理，獲得三相正序參考電壓，定義所述三相瞬時負(fù)序電壓為三相負(fù)序參考 電壓；
[0015] 觸發(fā)脈沖生成模塊，用于將所述三相正序參考電壓和所述三相負(fù)序參考電壓相 加，獲得MMC的三相實(shí)際調(diào)制參考電壓，根據(jù)所述MMC的三相實(shí)際調(diào)制參考電壓生成觸發(fā)脈 沖信號，并根據(jù)所述觸發(fā)脈沖信號控制所述柔性直流輸電系統(tǒng)中各相單元內(nèi)子模塊的開通 與閉合，輸出調(diào)制電壓。
[0016] 本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法與系統(tǒng)，獲取三相電壓 與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值，采用基于正弦分解的算法，計算三相旋轉(zhuǎn)電壓相 量與三相旋轉(zhuǎn)電流相量，并分離出三相瞬時正序電壓、三相瞬時負(fù)序電壓以及三相正序故 障電流，運(yùn)用MMC雙閉環(huán)控制原理，獲得三相正序參考電壓，定義三相瞬時負(fù)序電壓為三相 負(fù)序參考電壓，將三相正序參考電壓和三相負(fù)序參考電壓相加，獲得MMC的三相實(shí)際調(diào)制 參考電壓，生成觸發(fā)脈沖信號，控制所述柔性直流輸電系統(tǒng)中各相單元內(nèi)子模塊的開通與 閉合，輸出調(diào)制電壓。整個過程中，采用基于正弦分解的瞬時對稱分量變換，使柔性直流輸 電系統(tǒng)在不平衡狀態(tài)下快速有效地提取故障電壓電流的正序、負(fù)序分量，通過雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)，無延時補(bǔ)償換流器控制電壓，有效實(shí)現(xiàn)負(fù)序電流控制，確保柔性直流輸電系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定運(yùn)行。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法第一個實(shí)施例 的流程示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法第二個實(shí)施例 的流程示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制系統(tǒng)第一個實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制系統(tǒng)第二個實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖5為柔性直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖6為三相模塊化多電平換流器基本結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1所示，一種柔性直流輸電系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下負(fù)序電流控制方法，用于在所 述柔性直流輸電系統(tǒng)發(fā)生外部交流不對稱故障狀態(tài)下進(jìn)行負(fù)序電流控制，包括步驟：
[0024] S100 :獲取所述柔性直流輸電系統(tǒng)中三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采 樣值，其中，所述三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值包括當(dāng)前所述采樣步長 的三相電壓瞬時值、三相電流瞬時值以及前一所述采樣步長的三相電壓值與前一所述采樣 步長的三相電流值。
[0025] 根據(jù)預(yù)設(shè)采樣步長對柔性直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行電壓值采樣和電流值采樣，獲得獲取 所述柔性直流輸電系統(tǒng)中三相電壓與三相電流相鄰兩次采樣步長的采樣值。假定，根據(jù)采 樣步長Λ t采集a相、b相以及c相的電壓和電流值，則需采集的數(shù)據(jù)包括a相瞬時電壓 值usa(t)，b相瞬時電壓值usb(t)，c相瞬時電壓值uS(：(t)，a相瞬時電流值i a(t)，b相瞬 時電流值ib(t)，c相瞬時電流值ijt)，前一采樣步長t- Λ t，usa(t- Λ t)、usb(t- Λ t)、 usc (t- Λ t)，isa (t- Λ t)、isb (t- Λ t)、isc (t- Λ t) 〇
[0026] S200:根據(jù)所述三相電壓與三相電流前后步長的采樣值，采用基于正弦分解的算 法，計算三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三相旋轉(zhuǎn)電流相量，并根據(jù)所述三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三相旋 轉(zhuǎn)電流相量，分離出三相瞬時正序電壓、三相瞬時負(fù)序電壓以及三相正序故障電流。
[0027] 根據(jù)上述采集到的數(shù)值，采用基于正弦分解的算法，計算三相旋轉(zhuǎn)電壓相量與三 相旋轉(zhuǎn)電流相量，再分離出三相瞬時正序電壓、三相瞬時負(fù)序電壓以及三相正序故障電流。
[0028] S300 :根據(jù)所述三相瞬時正序電壓和所述三相正序故障電流，運(yùn)用MMC雙閉環(huán)控 制原理，獲得三相正序參考電壓，定義所述三相瞬時負(fù)序電壓為三相負(fù)序參考電壓。
[0029] 在這里，針對三相瞬時正序電壓和三相瞬時