CN106936150B - 一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法，该方法将模块化多电平直流输电系统主要一次设备的参数按照理论数学关系全部联系在一起，采用反复迭代调整校核的方法，综合占地和造价，实现全系统的参数优化配置。本发明为模块化多电平直流输电工程提供了整套的参数优化配置方案；降低了片面选取设备参数给工程带来的风险；揭示了系统参数与系统运行性能之间的直接相关性。

Description

一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法

技术领域

本发明涉及一种直流输电系统的优化配置方法，具体涉及一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法。

背景技术

柔性直流灵活的应用性能，使其在城市电网互联，新能源并网以及无源负荷供电等领域有着极其广阔的应用前景，而模块化多电平换流器是目前柔性直流工程中应用最广泛的换流器拓扑结构之一。模块化多电平的每一个桥臂均有相同数量的子模块与桥臂电抗串联而成，通过控制子模块的投入和切出，使输出电压逼近正弦交流电压，从而形成稳定的工作点，同时，通过同一相单元上下桥臂投入电容的互补，形成稳定的直流电压，这样就实现了系统的稳定运行。

在针对模块化多电平直流输电系统参数设计的研究中，很多研究人员孤立地计算系统的主要参数。丁冠军等人的“新型多电平VSC子模块电容参数与均压策略”(中国电机工程学报，2009，29(30)：1-6.)给出了子模块电容值满足电压波动不超标的计算方法。屠卿瑞等人的“模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析“(高电压技术，2010，36(02)，547～552)分析了二倍频换流产生的机理，指出通过增大电感值可以抑制二倍频分量，但这不能从根本上解决问题，且在高压应用中，以增大桥臂电抗值为代价抑制二倍频分量是不经济的。王姗姗撰写的“模块化多电平HVDC子模块电容值的选取”(电网技术，2011，35(1)：26-32.)详细论证了子模块电容值的选取方法。但针对工程应用的模块化多电平换流器直流输电系统的参数优化配置方法国内外尚未见报道。

实际工程中如果片面地根据某个限制条件确定主要设备的参数，整个系统很可能存在隐患甚至无法正常运行。因此合理有效地配置模块化多电平换流器直流输电系统的参数是需要解决的重要技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法，利用该方法设计柔性直流输电系统可以满足任何交流系统的接入要求，并为柔性直流控制保护设计提供优良的硬件基础。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤A：根据用户需求确定换流器额定容量，再根据IGBT开关器件的电流容量确定直流电压；

步骤B：设定联结变压器漏抗和桥臂电抗初始值；

步骤C：根据换流器目标功率运行区间、直流电压和换流站等值电抗确定联结变压器阀侧额定电压；

步骤D：根据换流器额定容量、联结变压器阀侧电压和直流电压计算通过换流器的稳态额定电流，校核稳态额定电流是否超过开关器件的通流能力上限，如果超过，则返回步骤A；

步骤E：从抑制子模块稳态电压波动和暂态电压波动，满足直流输电系统有功功率调节动态响应时间要求三个方面计算子模块电容值；

步骤F：从抑制桥臂谐波电流，避免换流器站内以及站间谐振，满足电流跟踪速度，满足功率传输能力的约束四个方面校核桥臂电抗值是否合理，如果不合理，则返回步骤B，如果四个条件不能全部满足，则考虑首要满足功率传输能力和避免站内以及站间谐振；

步骤G：计算换流站直流出口双极短路电流，对于子模块中的二极管，该电流相当于三相短路电流，与换流站等值电抗及交流系统等值短路阻抗成反比，校验保护动作前该电流不超过子模块耐受上限，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验，如果仍不满足，则增加限流电抗；

步骤H：利用桥臂电感值、子模块电容值和桥臂电流值计算直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间，校核该时间是否能躲过直流断路器的动作时间，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验。

进一步地，所述步骤A中，确定直流电压如下式所示：

其中：P_n为额定直流功率，Q_n为根据直流输电系统分析得到的换流器需要具备的最大无功调节能力，U_dc为直流电压，S_n为换流器额定容量，I_IGBT为IGBT开关器件通流能力。

进一步地，所述步骤B中，联结变压器漏抗和桥臂电抗初始值取标幺值，以换流器容量和联结变压器阀侧额定电压为基准；联结变压器漏抗取0.1～0.2pu，换流器等值电抗取0.1～0.2pu；换流器等值电抗为桥臂电抗的一半。

进一步地，所述步骤C根据换流器目标功率运行区间、直流电压和换流站等值电抗确定联结变压器阀侧额定电压：

1)针对无损系统确定联结变压器阀侧额定电压包括：

(a)仅要求换流站具备吸收感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

并且

其中：U_v是联结变压器阀侧额定电压；U_dc是额定直流电压；μ是直流电压利用率，定义为换流器输出的最大线电压峰值与直流电压的比值；M是调制比，X^*是换流站等值电抗标幺值，即联结变压器漏抗与换流器等值电抗之和；k_u是电压系数，表征交流系统电压的变化；k_i是电流系数，表征换流阀的通流裕度；取k_u∈(0.85,1.15)，k_i∈(1,1.2)；M_max、M_min分别为调制比的最大值和最小值；

(b)仅保证换流站具有发出感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

并且

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力，联结变压器阀侧额定电压满足下式：

2)针对有损系统确定联结变压器阀侧额定电压包括：

(a)仅保证换流站具有吸收感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

并且

其中：R^*为换流站等值电阻标幺值；

(b)仅保证换流站具有的发出感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值为：

并且

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力，联结变压器阀侧额定电压满足下式：

进一步地，所述步骤D中确定通过换流器的稳态额定电流如下式所示：

其中：I_v为通过换流器的稳态额定电流，P_n为额定直流功率，S_n为换流器额定容量，U_v是联结变压器阀侧额定电压。

进一步地，所述步骤F中，从抑制桥臂谐波电流、满足电流跟踪速度要求、避免换流器站内以及站间谐振和满足功率传输能力的约束四个方面校核桥臂电抗值；

桥臂电感值的计算方法如下：

<1>抑制桥臂谐波电流：

定义桥臂谐波电流有效值与额定电流有效值的比值为γ，限制桥臂谐波电流含量不超过γ，得到：

其中：ω₀为工频角频率，C₀为子模块电容值，U₀为子模块电压值；L为桥臂谐波电流含量，U_v是联结变压器阀侧额定电压；

<2>满足电流跟踪速度的要求：

电流跟踪设定值的速度与桥臂电感值成反比，为达到内环电流快速跟踪外环功率调节要求，调节阀电抗器两端间电压引起的电流变化率高于桥臂电流实际变化率，得到：

其中：

为桥臂电流峰值；n表示相单元投入的子模块数；

<3>功率传输能力的约束：

已选定的子模块IGBT的通流能力对联结变压器阀侧额定电压有下限要求；换流器具备满额无功调节能力，阀电抗器标幺值满足下式：

其中：U_vmin为子模块IGBT的通流能力约束的联结变压器阀侧电压下限，

为联结变压器漏抗标幺值。

<4>避免换流器站内以及站间谐振的约束，包括：

桥臂电感和桥臂电容的谐振频率取值应避开基频和换流器的特征次谐波频率；相单元投入的子模块数恒定为n，用h表示谐波次数，得到：

避免两个换流站之间的谐振，包括：线路对地电容不足换流站等效电容的1/10，时，可以忽略，站间谐振的等效回路阻抗如下式所示：

得：

其中：L_line为直流线路电感值；R_line为直流线路电阻值；R_eq为桥臂等效电阻；j为复数单位。

进一步地，所述步骤G中，计算流过桥臂的等效三相短路电流，包括：

上桥臂的瞬时电流如下式所示：

其中：

式中：U_s为交流电源电压有效值；I₃为闭锁时刻桥臂电流值；L为桥臂电感值；R_stray为桥臂等效杂散电阻；R_eq是交流电源与换流器间的等效电阻；L_eq是交流电源与换流器间的等效电感；|Z|桥臂短路电流流经回路的等值阻抗的模值；ω₀为工频角频率；t为时间；β₃为桥臂电流的初相角；

下桥臂的瞬时电流如下式所示：

电流衰减到0以后，桥臂电流出现反向，结合二极管的单向导通作用，桥臂电流达到稳态时出现直流偏置，R_eq＝R_stray＝0时，直流偏置最严重；按最严重的情况求解得：

式中：i_2up、i_2down分别表示上、下桥臂的瞬时电流，i_3up、i_3down分别表示直流偏置最严重时上、下桥臂的瞬时电流；U_s为交流电源电压有效值；L为桥臂电感值；L_eq是交流电源与换流器间的等效电感；ω₀为工频角频率；t为时间。

进一步地，所述步骤H中计算直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间包括：

按照过流保护定值求解式(23)，即可得到目标时间；

其中：I₁为故障时刻桥臂电流值；τ₄为直流双极短路电流衰减时间常数；ω₅为直流双极短路电流角频率；β₂为直流双极短路电流初相角。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明基于模块化多电平换流器拓扑，设计了柔性直流输电系统中的主要一次设备参数优化配置方法，涉及的主要一次设备包括联结变压器、桥臂电抗器、子模块电容器、限流电抗器。本发明可运用于基于模块化多电平换流器柔性直流系统以及直流电网一次设备的工程设计，其中联结变压器、桥臂电抗器、限流电抗器的优化配置方法也可用于采用其他拓扑结构的柔性直流输电系统以及直流电网一次设备的工程设计。利用该方法设计柔性直流输电系统可以满足任何交流系统的接入要求，并为柔性直流控制保护设计提供优良的硬件基础。

本发明将模块化多电平直流输电系统主要一次设备的参数按照理论数学关系全部联系在一起，采用反复迭代调整校核的方法，综合占地和造价，实现全系统的参数优化配置。本发明解决的问题有：

(1)为模块化多电平直流输电工程提供了整套的参数优化配置方案；

(2)降低了片面选取设备参数给工程带来的风险；

(3)理清了系统参数与系统运行性能之间的直接相关性。

按照这种参数优化配置方法合理设计选择模块化多电平直流输电系统一次设备参数能够实现的运行性能有：

(1)满足用户要求的换流器的功率运行区间；

(2)在继电保护动作前流过换流器的三相短路电流不损坏开关器件；

(3)子模块保护动作前的直流双极短路电流不损坏开关器件；

(4)正常运行时换流器内部和两端换流站之间不发生谐振；

(5)子模块电压波动不超过子模块组件允许范围。

附图说明

图1是本发明提供的模块化柔性直流输电系统结构图；

图2是本发明提供的模块化多电平直流输电系统参数优化配置方法的流程图；

图3是本发明提供的改变交流输出电压幅值时圆a与圆b交叠部分示意图(无损系统)；其中：(a)仅吸收感性无功功率示意图，(b)仅发出感性无功功率示意图，(c)满额无功功率调节示意图；

图4是本发明提供的改变交流输出电压幅值时圆a与圆b交叠部分示意图(有损系统)；(a)仅吸收感性无功功率示意图，(b)仅发出感性无功功率示意图，(c)满额无功功率调节示意图；

图5是本发明提供的模块化多电平直流输电系统谐振回路的等效电路及电流方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明涉及的模块化柔性直流输电系统见图1。

对模块化多电平直流输电系统主要一次设备的参数优化配置方法由分部协调配置和总协调配置共同完成。程序实现框图见图2.

分部协调按如下步骤进行：

步骤A：根据用户需求确定换流器额定容量，再根据开关器件的电流容量确定直流电压；

步骤B：设定联结变压器漏抗和桥臂电抗初始值(一般取标幺值，以换流器容量和联结变压器阀侧额定电压为基准)；

步骤C：根据换流器目标功率运行区间、直流电压和换流站等值电抗计算联结变压器阀侧额定电压；

步骤D：根据换流器额定容量、联结变压器阀侧电压和直流电压计算通过换流器的稳态额定电流，校核该电流是否超过开关器件的通流能力上限，如果超过，则返回步骤A；

步骤E：从抑制子模块稳态电压波动和暂态电压波动，满足系统有功功率调节动态响应时间要求三个方面计算子模块电容值；

步骤F：从抑制桥臂谐波电流，避免换流器站内以及站间谐振，满足电流跟踪速度，满足功率传输能力的约束四个方面校核桥臂电抗值是否合理，如果不合理，则返回步骤B，如果四个条件不能全部满足，则考虑首要满足功率传输能力和避免站内以及站间谐振；

步骤G：计算换流站直流出口双极短路电流，对于子模块中的二极管，该电流相当于三相短路电流，与换流站等值电抗及交流系统等值短路阻抗成反比，校验保护动作前该电流不超过子模块耐受上限，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验，如果仍不满足，则增加限流电抗；

步骤H：利用桥臂电感值、子模块电容值和桥臂电流值计算直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间，校核该时间是否能躲过直流断路器的动作时间，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验；

分部协调结束后，综合上述八个配合因素，确定主要一次设备参数的取值范围，将造价和占地最小作为优化目标确定最优的配置方案。

按照这种参数优化配置方法合理设计选择模块化多电平直流输电系统一次设备参数能够实现的运行性能有：

(1)满足用户要求的换流器的功率运行区间；

(2)在继电保护动作前流过换流器的三相短路电流不损坏开关器件；

(3)子模块保护动作前的直流双极短路电流不损坏开关器件；

(4)正常运行时换流器内部和两端换流站之间不发生谐振；

(5)子模块电压波动不超过子模块组件允许范围。

以下对模块化多电平直流输电系统主要一次设备的参数优化配置方法进行具体说明：

步骤A直流电压的计算方法如下：

其中P_n为额定直流功率，Q_n为根据系统分析得到的换流器需要具备的最大无功调节能力，U_dc为直流电压，S_n为换流器额定容量，I_IGBT为开关器件通流能力。

步骤B中联结变压器漏抗一般取0.1～0.2pu，换流器等值电抗一般也取0.1～0.2pu。换流器等值电抗为桥臂电抗的一半。

步骤C中联结变压器阀侧额定电压的计算方法如下：

(1)针对无损系统(见图3)

(a)仅要求换流站具备吸收感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值为：

并且

其中μ是直流电压利用率，定义为换流器输出的最大线电压峰值与直流电压的比值，M是调制比，X^*为换流站等值电抗标幺值(联结变压器漏抗与换流器等值电抗之和)，通常取k_u∈(0.85,1.15)，k_i∈(1,1.2)。

(b)仅保证换流站具有发出感性无功功率的能力

联结变压器阀侧额定电压取值为

并且

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力

联结变压器阀侧额定电压应满足

(2)针对有损系统(见图4)

(a)仅保证换流站具有吸收感性无功功率的能力

联结变压器阀侧额定电压取值为

并且

其中R^*为换流站等值电阻标幺值

(b)仅保证换流站具有的发出感性无功功率的能力

联结变压器阀侧额定电压取值为

并且

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力

联结变压器阀侧额定电压应满足

步骤D中通过换流器的稳态额定电流的计算方法：

步骤E中子模块电容值的计算方法在王姗姗撰写的“模块化多电平HVDC子模块电容值的选取”(电网技术，2011，35(1)：26-32.)中已有详尽的说明，本发明中不再赘述。

步骤F中桥臂电感值的计算方法如下：

(1)抑制桥臂谐波电流

二次谐波电流是MMC拓扑结构固有的，可以通过合理的控制削减或消除。但桥臂设备选型时通常会考虑没有电流平衡控制的电流应力，以保证设备在控制失效或效果不好的情况时避免设备因为过热而损坏。那么为了限制桥臂谐波电流含量不超过额定电流的γ，应有：

其中ω₀为工频角频率，C₀为子模块电容值，U₀为子模块电压值。

(2)满足电流跟踪速度的要求

电流跟踪设定值的速度与桥臂电感值成反比，要使内环电流快速跟踪外环功率调节要求，调节阀电抗器两端间电压引起的电流变化率应高于桥臂电流实际变化率，应有：

其中

为桥臂电流峰值。

(3)功率传输能力的约束

已选定的子模块IGBT的通流能力对联结变压器阀侧额定电压有下限要求。换流器要具备满额无功调节能力，阀电抗器标幺值需满足

其中U_vmin为子模块IGBT的通流能力约束的联结变压器阀侧电压下限，

为联结变压器漏抗标幺值。

(4)避免谐振

桥臂电感和桥臂电容的谐振频率取值应避开基频和换流器的特征次谐波频率。相单元投入的子模块数恒定为n，用h表示谐波次数，因此有

除了避免站内谐振，还应避免两个换流站之间的谐振。两站谐振回路等效电路如图5。电缆线路较短时，线路对地电容较之换流站等效电容小得多，可以忽略，因此站间谐振的等效回路阻抗为

因此有

其中L_line为直流线路电感值。

步骤G中流过桥臂的等效三相短路电流的计算方法：

此过程上桥臂的瞬时电流为

其中

下桥臂的瞬时电流为

电流衰减到0以后，桥臂电流出现反向，必须考虑二极管的单向导通作用。达到稳态时，桥臂电流出现直流偏置，R_eq＝R_stray＝0时，直流偏置最严重。按最严重的情况求解得

步骤H中直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间计算方法：

其中I₁为故障时刻桥臂电流值

按照过流保护定值求解式(23)，即可得到目标时间。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化多电平直流输电系统的参数优化配置方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤A：根据用户需求确定换流器额定容量，再根据IGBT开关器件的电流容量确定直流电压；

步骤B：设定联结变压器漏抗和桥臂电抗初始值；

步骤C：根据换流器目标功率运行区间、直流电压和换流站等值电抗确定联结变压器阀侧额定电压；

步骤D：根据换流器额定容量、联结变压器阀侧电压和直流电压计算通过换流器的稳态额定电流，校核稳态额定电流是否超过开关器件的通流能力上限，如果超过，则返回步骤A；

步骤E：从抑制子模块稳态电压波动和暂态电压波动，满足直流输电系统有功功率调节动态响应时间要求三个方面计算子模块电容值；

步骤F：从抑制桥臂谐波电流，避免换流器站内以及站间谐振，满足电流跟踪速度，满足功率传输能力的约束四个方面校核桥臂电抗值是否合理，如果不合理，则返回步骤B，如果四个条件不能全部满足，则考虑首要满足功率传输能力和避免站内以及站间谐振；

步骤G：计算换流站直流出口双极短路电流，对于子模块中的二极管，该电流相当于三相短路电流，与换流站等值电抗及交流系统等值短路阻抗成反比，校验保护动作前该电流不超过子模块耐受上限，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验，如果仍不满足，则增加限流电抗；

步骤H：利用桥臂电感值、子模块电容值和桥臂电流值计算直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间，校核该时间是否能躲过直流断路器的动作时间，如果不满足，则在步骤E计算出的桥臂电抗的允许范围内增大桥臂电抗值重新校验。

2.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤A中，确定直流电压如下式所示：

其中：P_n为额定直流功率，Q_n为根据直流输电系统分析得到的换流器需要具备的最大无功调节能力，U_dc为直流电压，S_n为换流器额定容量，I_IGBT为IGBT开关器件通流能力。

3.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤B中，联结变压器漏抗和桥臂电抗初始值取标幺值，以换流器容量和联结变压器阀侧额定电压为基准；联结变压器漏抗取0.1～0.2pu，换流器等值电抗取0.1～0.2pu；换流器等值电抗为桥臂电抗的一半。

4.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤C中：

1)确定联结变压器阀侧额定电压是针对无损系统得出，包括：

(a)仅要求换流站具备吸收感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

其中：U_v是联结变压器阀侧额定电压；U_dc是直流电压；μ是直流电压利用率，定义为换流器输出的最大线电压峰值与直流电压的比值；M是调制比，X^*是换流站等值电抗标幺值，即联结变压器漏抗与换流器等值电抗之和；k_u是电压系数，表征交流系统电压的变化；k_i是电流系数，表征换流阀的通流裕度；取k_u∈(0.85,1.15)，k_i∈(1,1.2)；M_max、M_min分别为调制比的最大值和最小值；

(b)仅保证换流站具有发出感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力，联结变压器阀侧额定电压满足下式：

2)确定联结变压器阀侧额定电压针对有损系统得出，包括：

(a)仅保证换流站具有吸收感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值如下式所示：

其中：R^*为换流站等值电阻标幺值；

(b)仅保证换流站具有的发出感性无功功率的能力，联结变压器阀侧额定电压取值为：

(c)保证换流站有满额的无功功率调节能力，联结变压器阀侧额定电压满足下式：

5.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤D中确定通过换流器的稳态额定电流如下式所示：

其中：I_v为通过换流器的稳态额定电流，P_n为额定直流功率，S_n为换流器额定容量，U_v是联结变压器阀侧额定电压；U_dc为直流电压。

6.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤F中，从抑制桥臂谐波电流、满足电流跟踪速度要求、避免换流器站内以及站间谐振和满足功率传输能力的约束四个方面校核桥臂电抗值；

桥臂电感值的计算方法如下：

<1>抑制桥臂谐波电流：

定义桥臂谐波电流有效值与额定电流有效值的比值为γ，限制桥臂谐波电流含量不超过γ，得到：

其中：ω₀为工频角频率，C₀为子模块电容值，U₀为子模块电压值；L为桥臂电感值，U_v是联结变压器阀侧额定电压；

<2>满足电流跟踪速度的要求：

电流跟踪设定值的速度与桥臂电感值成反比，为达到内环电流快速跟踪外环功率调节要求，调节阀电抗器两端间电压引起的电流变化率高于桥臂电流实际变化率，得到：

其中：

为桥臂电流峰值；n表示相单元投入的子模块数；

<3>功率传输能力的约束：

已选定的子模块IGBT的通流能力对联结变压器阀侧额定电压有下限要求；换流器具备满额无功调节能力，阀电抗器标幺值满足下式：

其中：U_vmin为子模块IGBT的通流能力约束的联结变压器阀侧电压下限，

为联结变压器漏抗标幺值；U_dc是直流电压；μ是直流电压利用率，定义为换流器输出的最大线电压峰值与直流电压的比值；M_max是最大调制比，R^*为换流站等值电阻标幺值；

<4>避免换流器站内以及站间谐振的约束，包括：

桥臂电感和桥臂电容的谐振频率取值应避开基频和换流器的特征次谐波频率；相单元投入的子模块数恒定为n，用h表示谐波次数，得到：

避免两个换流站之间的谐振，包括：线路对地电容不足换流站等效电容的1/10时，可以忽略，站间谐振的等效回路阻抗如下式所示：

得：

其中：L_line为直流线路电感值；R_line为直流线路电阻值；R_eq为桥臂等效电阻；j为复数单位。

7.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤G中，计算流过桥臂的等效三相短路电流，包括：

上桥臂的瞬时电流如下式所示：

其中：

式中：U_s为交流电源电压有效值；I₂为闭锁时刻桥臂电流值；L为桥臂电感值；R_stray为桥臂等效杂散电阻；R_eq是交流电源与换流器间的等效电阻；L_eq是交流电源与换流器间的等效电感；|Z|桥臂短路电流流经回路的等值阻抗的模值；ω₀为工频角频率；t为时间；β₃为桥臂电流的初相角；

下桥臂的瞬时电流如下式所示：

电流衰减到0以后，桥臂电流出现反向，结合二极管的单向导通作用，桥臂电流达到稳态时出现直流偏置，R_eq＝R_stray＝0时，直流偏置最严重；按最严重的情况求解得：

式中：i_2up、i_2down分别表示上、下桥臂的瞬时电流，i_3up、i_3down分别表示直流偏置最严重时上、下桥臂的瞬时电流。

8.如权利要求1所述的参数优化配置方法，其特征在于，所述步骤H中计算直流双极短路时电流上升至过流保护定值的时间包括：

按照过流保护定值求解式(23)，即可得到目标时间；

其中：I₁为故障时刻桥臂电流值；τ₄为直流双极短路电流衰减时间常数；ω₅为直流双极短路电流角频率；β₂为直流双极短路电流初相角；C₀为子模块电容值；L为桥臂电感值；R_stray为桥臂等效杂散电阻；U_dc为直流电压；n表示相单元投入的子模块数。

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