一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)接地故障時，通過檢測換流器交流側(cè)的零序電壓或者直流側(cè)的零序電壓，當(dāng)檢測出的零序電壓大于一定值V0ref時，可以提升換流器的直流側(cè)電壓到一定值Udc0，從而使換流器交流側(cè)產(chǎn)生合適的參考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調(diào)制，抑制直流電壓的波動。
【專利說明】
一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電壓源換流器控制零 序電壓的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 柔性直流輸電采用電壓源型換流器，可以獨(dú)立、快速控制系統(tǒng)的有功功率和無功 功率，從而提尚系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)頻率和電壓的波動，提尚并網(wǎng)交流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性 能。
[0003] 對于不接地、高阻或經(jīng)消弧線圈閥側(cè)接地?fù)Q流站，若交流系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障， 則故障站將會產(chǎn)生零序電壓，交流系統(tǒng)的非故障相電壓有可能變?yōu)樵瓉淼腣3倍。此時若保 持直流電壓不變，則產(chǎn)生的參考波可能達(dá)不到額定相電壓的V3倍，發(fā)生過調(diào)制現(xiàn)象，且引起 直流側(cè)電壓波動，并導(dǎo)致與直流電網(wǎng)相連的其他非故障換流站出現(xiàn)與故障站類似的零序電 壓。對柔性直流輸電系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。
[0004] 目前，Song Hong-Seok等人的 "Dual current control scheme for PWM converter under unbalance input voltage conditions"（ IEEE Transcation on Industial Electronics . 1999,46(5): 953-959)針對不對稱故障，分別進(jìn)行負(fù)序電壓前饋 和雙序電流內(nèi)環(huán)控制，但只能抑制負(fù)序電流。陳海榮博士論文"交流系統(tǒng)故障時VSC-HVDC系 統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究"正負(fù)序不對稱故障進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，在采用雙序電流環(huán)的基 礎(chǔ)上，負(fù)序電流的參考值又分抑制交流側(cè)負(fù)序和抑制直流側(cè)二倍頻，但這兩個目標(biāo)不能同 時實現(xiàn)。以上推到計算只針對負(fù)序進(jìn)行控制，而對于本站故障時零序電壓傳導(dǎo)到對站，抑制 非故障站零序電壓并未進(jìn)行分析研究。
[0005] 因而，有必要尋找一種電壓源換流器控制零序電壓的方法和相應(yīng)裝置，通過檢測 交流側(cè)的零序電壓，提升直流側(cè)電壓，產(chǎn)生合適的參考波，與交流電壓匹配，來控制零序電 壓，抑制直流電壓的波動，保證柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種電壓源換流器控制零序電壓的方 法，通過檢測交流側(cè)或者直流側(cè)的零序電壓，提升直流側(cè)電壓，產(chǎn)生合適的參考波，與交流 電壓匹配，來控制故障站參考波的過調(diào)制，抑制直流電壓的波動。保證柔性直流輸電系統(tǒng)的 穩(wěn)定安全運(yùn)行。
[0007] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 通過檢測換流器交流側(cè)的零序電壓，當(dāng)零序電壓大于一定值VQref時，可以提升換 流器的直流側(cè)電壓到一定值U dcQ，從而使換流器交流側(cè)產(chǎn)生合適的參考波，與交流電壓匹 配，來控制故障站參考波的過調(diào)制，抑制直流電壓的波動。提升直流電壓，有兩種方法:通過 提升子模塊的電容電壓到一定值U。。，來實現(xiàn)提升換流器直流電壓的目的;通過投入更多的 冗余子模塊，來實現(xiàn)提升換流器直流電壓的目的。
[0009] 采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果為：
[0010] (1)本發(fā)明提供的電壓源換流器控制零序電壓的方法，可以控制故障站參考波的 過調(diào)制，減小直流側(cè)電壓波動，使本站的故障對其他非故障站的不利影響降低到最小，保證 柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。
【附圖說明】
[0011] 圖1電壓源型換流器組成的直流系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖2控制零序電壓的不意圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下將結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014] 本發(fā)明提供一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)接地故障 時，通過檢測換流器交流側(cè)的零序電壓或者直流側(cè)的零序電壓，當(dāng)檢測出的零序電壓大于 一定值V Qref時，可以提升換流器的直流側(cè)電壓到一定值UdcO,從而使換流器交流側(cè)產(chǎn)生合適 的參考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調(diào)制，抑制直流電壓的波動。
[0015] 按照本發(fā)明中的權(quán)利要求1所述方法，對圖1所示的電壓源型換流器的零序電壓控 制進(jìn)行說明：
[0016] (1)檢測零序電壓，當(dāng)零序電壓度大于一定值Vow時，則認(rèn)為出現(xiàn)故障，定直流電 壓控制站開始提升直流電壓到Udd)，直流電壓滿足關(guān)系式Udd)>2U m，其中Um為電壓源換流器交 流側(cè)非故障相的電壓峰值，控制零序電壓的示意圖如圖2所示；
[0017] ⑵直流電壓由額定值UdcN提升到UdcQ，可通過把子模塊電容電壓由UcN提升到U c0來 實現(xiàn)，其中 UC0 = UC/VX^·，
[0018] (3)直流電壓由額定值UdcN提升到Udco,也可以通過投入的子模塊個數(shù)由原來的n N 個提升到no個來實現(xiàn)，其^
[0019] (4)當(dāng)定直流電壓站把直流電壓提升后，與其相連的非定直流電壓站需要把子模 塊電容電壓提升或者投入的子模塊個數(shù)提升，提升數(shù)值如(2)和(3)。
[0020] 作為具體實施例中的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述零序電壓的計算可通過交流三相電壓 相加后除以3得到，也可以通過直流正負(fù)極電壓相加除以2得到，零序電壓故障定值V Qref的 取值范圍為〇. lpu〈V〇ref〈l .Opu。
[0021] 作為具體實施例中的進(jìn)一步優(yōu)選方案，直流側(cè)電壓提升值滿足關(guān)系式Udc；()>2Um，其 中1^為非故障相相電壓峰值。
[0022] 作為具體實施例中的進(jìn)一步優(yōu)選方案，當(dāng)兩個或兩個以上換流器組成直流輸電系 統(tǒng)時，當(dāng)某個換流站首先檢測到零序電壓后，通過站間通訊告知其他換流站，定直流電壓站 提升直流側(cè)電壓，定功率站的子模塊電壓或者投入的子模塊個數(shù)匹配直流側(cè)電壓；
[0023] 其中，子模塊電壓的定值為Uc^
其中，Um為故障前的子模塊電 壓，UdcN為故障前的直流電壓；
[0024] 投入的子模塊個數(shù)為no
其中，πν為故障前投入的子模塊個數(shù)，UdcN 為故障前的直流電壓。
[0025]作為具體實施例中的進(jìn)一步優(yōu)選方案，換流器的子模塊結(jié)構(gòu)包括半橋MMC、全橋 MMC或類全橋MMC結(jié)構(gòu)。
[0026]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)生交流系統(tǒng)接地故障 時，通過檢測換流器交流側(cè)的零序電壓或者直流側(cè)的零序電壓，當(dāng)檢測出的零序電壓大于 定值Vo ref時，可以提升換流器的直流側(cè)電壓到定值Udco,從而使換流器交流側(cè)產(chǎn)生合適的參 考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調(diào)制，抑制直流電壓的波動。2. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，所述零 序電壓的計算可通過交流三相電壓相加后除以3得到，也可以通過直流正負(fù)極電壓相加除 以2得至Ij，零序電壓故障定值Vo ref的取值范圍為0.1pu〈VQref〈 1.0 pu。3. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，直流側(cè) 電壓提升值滿足關(guān)系式Udc;()>2Um，其中Um為非故障相相電壓峰值。4. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，提升換 流器直流電壓的方法為，提升子模塊的電容電壓到定值1]。0ζ中Um為故 障前的子模塊電壓，Udc=N為故障前的直流電壓。5. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，提升換 流器直流電壓的方法為，投入更多的冗余子模塊，投入子模塊個數(shù)提升至no，^中伽為故障前投入的子模塊個數(shù)，Udc^故障前的直流電壓。6. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，當(dāng)兩個 或兩個以上換流器組成直流輸電系統(tǒng)時，當(dāng)某個換流站首先檢測到零序電壓后，通過站間 通訊告知其他換流站，定直流電壓站提升直流側(cè)電壓，定功率站的子模塊電壓或者投入的 子模塊個數(shù)匹配直流側(cè)電壓； 其中，子模塊電壓的定值為U。。，= 其中，UciN為故障前的子模塊電壓，UdJ 為故障前的直流電壓； 投入的子模塊個數(shù)為no，％ _=_?% χ 其中，m為故障前投入的子模塊個數(shù)，Udc=N為故 障前的直流電壓。7. 如權(quán)利要求1所述的一種電壓源換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，換流器的 子模塊結(jié)構(gòu)包括半橋MMC、全橋MMC或類全橋MMC結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02J3/36GK105896584SQ201610249955
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】王柯, 李鋼, 盧宇, 董云龍, 魯江, 胡兆慶, 姜田貴
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司