CN112152247A - 一种混合型mmc控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种混合型MMC控制方法及系统，包括：换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，由桥臂环流时变值制定的环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。本方案可在特殊工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，保证MMC桥臂电流过零点，实现电容电压平衡，避免了电容电压在桥臂电流不在过零点时仍继续充电，与全桥子模块电容电压分离而导致的系统崩溃。由MMC换流阀桥臂环流制定的时变量得到环流注入的期望值，经过环流注入环节，使得桥臂电流始终存在过零点，保证了MMC桥臂的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种混合型MMC控制方法及系统。
背景技术
面对全球能源安全、环境污染和气候变化的严峻挑战，国家大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。电网换相换流器(LCC)成熟、可靠，是高效的远距离大容量输电方式，但存在弱交流系统下的高换相失败风险。柔性直流换流器(VSC)具有有功无功独立调节、弱电网接入、无换相失败风险、无需同步联网等优点，是构建多端直流网络、实现远距离输电、可再生能源并网的友好技术手段。直流输电向着更高电压、更大传输容量和更远距离输电的方向发展，VSC-LCC混合多端直流输电是未来的发展趋势，在建的乌东德工程采用两个VSC级联后同LCC并联形成并联多端电网。
半桥拓扑直流换流阀不具备直流故障清除能力，为了隔离故障电流需要增加直流断路器，增加了设备成本，增大了控制复杂度。半桥/全桥子模块混合型MMC拓扑，利用全桥特性阻断直流侧故障电流，但全桥子模块占比至少50％。全桥子模块占比越小，IGBT功率元件越少，设备成本越低。混合型MMC若具有降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越功能，如果采用50％的全桥子模块占比，半桥子模块电容电压会在桥臂电流不再有过零点时仍持续充电，与全桥子模块电容电压分离，导致系统崩溃，因此，混合型MMC在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，缺少有效的控制方法体系。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的混合型MMC在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，缺少有效的控制方法体系的问题，本发明提供了一种混合型MMC控制方法及系统。
本发明提供的技术方案是：
一种混合型MMC控制方法，包括：
正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入；
当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值、环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入；
其中，所述环流注入电压值由电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量确定。
优选的，所述由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，通过下述步骤制定：
将MMC换流阀中子模块电容电压的平均测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的d分量；
将所述电流参考值的d分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的d分量；
将MMC换流阀公共连接点处无功功率的测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的q分量；
将所述电流参考值的q分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的q分量。
优选的，所述电流参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，idref为电流参考值的d分量，Uc-ref为MMC换流阀子模块电容电压的平均测量值，Uc-avr为MMC换流阀子模块电容电压的设定值，kpd1为d分量内环PI调节的比例控制系数，kid1为d分量内环PI控制的积分控制系数，iqref为电流参考值的q分量，Qref为无功功率的测量值，Qs为无功功率的设定值，kpq1为q分量内环PI调节的比例控制系数，kiq1为q分量内环PI控制的积分控制系数。
优选的，所述换流器电压参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，esd为换流器电压参考值的d分量，usd为MMC换流阀侧电压的d分量，ω为角频率，idref为所述电流参考值的d分量，id为MMC换流阀侧电流的d分量，kpd2为d分量外环PI控制比例控制系数，kid2为d分量外环PI控制的积分控制系数，esq为换流器电压参考值的q分量，usq为MMC换流阀侧电压的q分量，iqref为所述电流参考值的q分量，iq为MMC换流阀侧电流的q分量，kpq2为q分量外环PI控制比例控制系数，kiq2为q分量外环PI控制的积分控制系数；
式中，
L＝Lt+0.5Larm
其中，Lt为变压器漏抗值，Larm为桥臂电抗器值。
优选的，所述环流注入电压值的确定，包括：
将所述电网电流，进行park变换和角度变换，得到环流注入的相角值；
根据MMC换流阀桥臂环流时变量，得到环流注入幅值；
根据所述相角值和环流注入幅值，通过三角函数变换，制定具有d轴和q轴分量的环流注入期望值；
根据所述桥臂环流时变量、相角值和环流注入期望值，计算得到环流注入电压值；
其中，所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数。
优选的，所述环流注入幅值，通过下式确定：
A环流注入＝A定-ampl_s1
其中，A环流注入为环流注入的幅值，A定为幅值定值，ampl_s1为MMC换流阀桥臂环流时变量；
所述幅值定值A定，通过下式确定：
A定＝nIdc
其中，n为预设倍数，取值为0.4-0.6，Idc为桥臂电流直流分量。
优选的，所述根据所述桥臂环流、相角值和环流注入期望值，计算得到三相环流电压参考值，作为环流注入电压值，包括：
将所述桥臂环流，通过dq变换，得到dq桥臂环流和电压馈前量；
将所述dq桥臂环流和环流注入期望值，进行PI调节，得到初始环流注入电压值；
将所述初始环流注入电压值与电压馈前量作差，并进行park反变换，得到环流注入电压值。
优选的，所述由直流电流给定值制定的直流电压给定值，通过下述步骤制定：
将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
优选的，所述正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入，包括：
基于所述MMC换流阀公共连接点处的无功功率和有功功率，通过内环PI调节得到电流参考值，将所述电流参考值通过外环PI调节得到换流器电压参考值；
将MMC换流阀的环流抑制电压设置为0；
根据所述电压参考值、环流抑制电压和所述直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入。
一种混合型MMC控制系统，所述系统，包括：
换流器、环流抑制控制器、模式选择控制器和控制脉冲发生器；
所述换流器，用于制定换流器电压参考值；
所述环流抑制控制器，用于制定正常工况下的环流抑制电压值和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的环流注入电压值；
所述模式选择控制器，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的直流电压给定值；
所述脉冲控制发生，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。
优选的，所述换流器，包括：
外环功率控制器和内环功率控制器；
所述外环功率控制器，用于在正常工况下，根据所述MMC换流阀公共连接点处的无功功率和有功功率，通过外环PI调节，制定正常工况下的电流参考值；在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据MMC换流阀中子模块电容电压和无功功率参考值，通过外环PI调节，制定特殊工况下的电流参考值；
所述内环功率控制器，用于根据正常工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定正常工况下的换流器电压参考值；根据特殊工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定特殊工况下的换流器电压参考值。
优选的，所述环流抑制控制器，在正常工况下，将MMC换流阀的环流抑制电压设置为0；
所述环流抑制控制器，在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量，制定环流注入电压值。
优选的，所述环流抑制控制器，包括：
相角控制模块、环流注入给定模块和环流注入控制模块；
所述相角控制模块，根据所述电网电流，进行park变换和角度变换，得到环流注入的相角值；
所述环流注入给定模块，根据所述MMC换流阀桥臂环流时变量确定环流注入幅值，并根据所述相角值和环流注入幅值，通过三角函数变换，制定具有d轴和q轴分量的环流注入期望值；
所述环流注入控制模块，根据所述桥臂环流、相角值和环流注入期望值，计算得到环流注入电压值；
所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数。
优选的，所述所述环流注入给定模块通过下式确定环流注入幅值：
A环流注入＝A定-ampl_s1
其中，A环流注入为环流注入的幅值，A定为幅值定值，ampl_s1为MMC换流阀桥臂环流时变量；
所述幅值定值A定，通过下式确定：
A定＝nIdc
其中，n为预设倍数，取值为0.4-0.6，Idc为桥臂电流直流分量。
优选的，所述模式选择控制器在正常工况下，设置固定幅值的直流电压给定值；
所述模式选择控制器在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案，包括：正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入；当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值、环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入；其中，其中，所述环流注入电压值由电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量确定。本方案提供的方法，可在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，保证了MMC桥臂电流过零点，实现电容电压平衡，避免了电容电压在桥臂电流不在过零点时仍继续充电，与全桥子模块电容电压分离而导致的系统崩溃。本方案中由MMC换流阀桥臂环流的时变量得到环流注入的期望值，经过环流注入环节，使得桥臂电流始终存在过零点，保证了MMC桥臂的安全运行。
附图说明
图1为本发明的一种混合型MMC控制框图；
图2为本发明实施例中传统MMC整体控制框图；
图3为本发明的环流注入控制框图；
图4为本发明的基频分离锁相角控制框图；
图5为本发明的环流注入给定值框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
本实施例提供了一种混合型MMC控制方法，包括：
传统的MMC整体控制框图如图2所示。Pref、Qref为输入外环功率控制器的有功、无功功率指令值，id_ref、iq_ref为外环功率控制器输出的dq轴电流参考值。在加入环流抑制附加控制信号ucirj_ref后，控制系统最终输出上、下桥臂电压参考信号upj_ref和unj_ref，即为换流器电压参考值，然后通过多电平载波相移调制算法生成相应的触发脉冲，进而控制各个子模块的开通与关断。
当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下时，混合型MMC控制框图，如图1所示，其中Uc_avr为子模块电容电压的平均平均值与预先设定的给定值作差，然后经过外环的PI调节，得到电流参考值的d分量；电流参考值的q分量跟传统方式的获取方式相同，将MMC换流阀公共连接点处的无功功率的测量值与预先设定的设定值作差，通过外环PI调节后，得到电流参考值的q分量，将电流参考值的dq分量，通过内环的PI调节，得到换流器电压参考值。
所述电流参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，idref为电流参考值的d分量，Uc-ref为MMC换流阀子模块电容电压的平均测量值，Uc-avr为MMC换流阀子模块电容电压的设定值，kpd1为d分量内环PI调节的比例控制系数，kid1为d分量内环PI控制的积分控制系数，iqref为电流参考值的q分量，Qref为无功功率的测量值，Qs为无功功率的设定值，kpq1为q分量内环PI调节的比例控制系数，kiq1为q分量内环PI控制的积分控制系数。
所述换流器电压参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，esd为换流器电压参考值的d分量，usd为MMC换流阀侧电压的d分量，ω为角频率，idref为所述电流参考值的d分量，id为MMC换流阀侧电流的d分量，kpd2为d分量外环PI控制比例控制系数，kid2为d分量外环PI控制的积分控制系数，esq为换流器电压参考值的q分量，usq为MMC换流阀侧电压的q分量，iqref为所述电流参考值的q分量，iq为MMC换流阀侧电流的q分量，kpq2为q分量外环PI控制比例控制系数，kiq2为q分量外环PI控制的积分控制系数；
式中，
L＝Lt+0.5Larm
其中，Lt为变压器漏抗值，Larm为桥臂电抗器值。
控制系统分为外环控制和内环控制。内环控制与环流抑制和半桥MMC基本相同。不同的是：d轴电流参考值Idref直接由子模块电容电压控制器得到，而不是由直流电压控制器得到。直流电压参考值Udcref的给定与控制模式相关。当该站处于电压控制模式时，Udcref直接设定为Udcref_set；电流模式时，由直流电流控制器给出。模式选择逻辑实现直流电流控制器和电压控制器的切换。
正常工况下，混合型MMC有功类外环控制采用定直流电压或定有功功率控制，无功类外环控制采用定交流电压或无功功率控制，且环流抑制为0；换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，有功类外环控制高阀组定子模块电容电压，直流电压给定值采用定直流电流控制，低阀组定直流电压或定有功功率，无功类外环控制均采用定交流电压或无功功率控制，环流切换至环流注入，且系统功率电压恢复正常时，控制模式切换回正常工况，退出环流注入机制。
环流注入控制框图，如图3所示。桥臂环流icirj(j＝a，b，c)经过abc/dq坐标变换后得到dq坐标下的桥臂电流i2fd和i2fq，将它们与环流dq轴分量的参考值i2fd_ref和i2fq_ref相减后，经过比例积分(PI)调节器，再引入电压前馈量2ω0L0i2fq和2ω0L0i2fd以消除其中的dq轴耦合部分，即可得到内部不平衡压降的dq轴参考值ucird_ref和ucirq_ref。最后经过dq/abc坐标逆变换得到三相环流电压参考值ucirj_ref，即为环流注入电压值。i2fd_ref和i2fq_ref取期望注入的环流大小，由所述环流注入幅值根据所述MMC换流阀桥臂环流时变量计算得到；所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数，约为直流电流的0.4到0.6倍。本实施例中，所述环流注入的幅值和相位根据MMC换流阀桥臂环流时变量制定，由于环流注入的幅值与MMC换流阀桥臂环流时变量的幅值之和为定值，由环流注入的幅值与MMC换流阀桥臂环流时变量制定所述环流注入的幅值，保证了桥臂电流在MMC换流阀桥臂环流变动的情况下，也可过零点，避免板桥子模块出现持续充电。
环流注入的相位同实时桥臂无功分量同相(Idc<0)或反相(Idc>0)。
所述环流注入的幅值，通过下式确定：
A环流注入＝A定-ampl_s1
其中，A环流注入为环流注入的幅值，A定为幅值定值，ampl_s1为MMC换流阀桥臂环流时变量；
A定＝nIdc
其中，n为预设倍数，取值为0.4-0.6，Idc为桥臂电流直流分量。
基频分离锁相角控制框图，如图4所示，电网电压Esa、Esb、Esc经过PLL锁相得到用于坐标变换的电网电压角度angle。电网电流isa、isb、isc经过abc/dq变换得到dq坐标下的交流电流isd、isq，再经过arctan变换得到角度theata1，theata1加90°或者减90°得到角度theata，用于环流注入中坐标系变换以及环流注入的相位。
环流注入给定值控制框图，如图5所示，利用分离基频得到的角度theata分别经过cos、sin运算得到i2fd_ref和i2fq_ref。
当在正常工况下时，模式选择预先设定的直流电压给定值；在当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下时，将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
最后，正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入；
当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，由MMC换流阀桥臂环流制定的环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。
实施例2：
本实施例提供了一种混合型MMC控制方法系统，包括：
换流器、环流抑制控制器、模式选择控制器和控制脉冲发生器；
所述换流器，用于制定换流器电压参考值；
所述环流抑制控制器，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的环流抑制电压值；
所述模式选择控制器，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的直流电压给定值；
所述脉冲控制发生，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。
所述换流器，包括：
外环功率控制器和内环功率控制器；
所述外环功率控制器，用于在正常工况下，根据所述MMC换流阀公共连接点处的无功功率和有功功率，通过外环PI调节，制定正常工况下的电流参考值；在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据MMC换流阀中子模块电容电压和无功功率参考值，通过外环PI调节，制定特殊工况下的电流参考值；
所述内环功率控制器，用于根据正常工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定正常工况下的换流器电压参考值；根据特殊工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定特殊工况下的换流器电压参考值。
所述环流抑制控制器，在正常工况下，将MMC换流阀的环流抑制电压设置为0；
所述环流抑制控制器，在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据电网电流，制定环流注入电压值。
所述环流抑制控制器，包括：
相角控制模块、环流注入给定模块和环流注入控制模块；
所述相角控制模块，根据电网电流，进行park变换和角度变换，得到环流注入的相角值；
所述环流注入给定模块，根据所述相角值和环流注入幅值，通过三角函数变换，制定具有d轴和q轴分量的环流注入期望值；
所述环流注入控制模块，根据所述桥臂环流、相角值和环流注入期望值，计算得到环流注入电压值；
其中，所述环流注入幅值根据所述MMC换流阀桥臂环流时变量计算；
所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数。
所述模式选择控制器在正常工况下，设置固定幅值的直流电压给定值；
所述模式选择控制器在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.一种混合型MMC控制方法，其特征在于，包括：
正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入；
当在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值、环流注入电压值和由直流电流给定值制定的直流电压给定值，制定控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入；
其中，所述环流注入电压值由电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量确定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由MMC换流阀中子模块电容电压制定的换流器电压参考值，通过下述步骤制定：
将MMC换流阀中子模块电容电压的平均测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的d分量；
将所述电流参考值的d分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的d分量；
将MMC换流阀公共连接点处无功功率的测量值与设定值作差，并通过外环PI调节，得到电流参考值的q分量；
将所述电流参考值的q分量通过内环PI调节，得到换流器电压参考值的q分量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，idref为电流参考值的d分量，Uc-ref为MMC换流阀子模块电容电压的平均测量值，Uc-avr为MMC换流阀子模块电容电压的设定值，kpd1为d分量内环PI调节的比例控制系数，kid1为d分量内环PI控制的积分控制系数，iqref为电流参考值的q分量，Qref为无功功率的测量值，Qs为无功功率的设定值，kpq1为q分量内环PI调节的比例控制系数，kiq1为q分量内环PI控制的积分控制系数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述换流器电压参考值的d分量和q分量的制定，分别如下式所示：
其中，esd为换流器电压参考值的d分量，usd为MMC换流阀侧电压的d分量，ω为角频率，idref为所述电流参考值的d分量，id为MMC换流阀侧电流的d分量，kpd2为d分量外环PI控制比例控制系数，kid2为d分量外环PI控制的积分控制系数，esq为换流器电压参考值的q分量，usq为MMC换流阀侧电压的q分量，iqref为所述电流参考值的q分量，iq为MMC换流阀侧电流的q分量，kpq2为q分量外环PI控制比例控制系数，kiq2为q分量外环PI控制的积分控制系数；
式中，
L＝Lt+0.5Larm
其中，Lt为变压器漏抗值，Larm为桥臂电抗器值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环流注入电压值的确定，包括：
将所述电网电流，进行park变换和角度变换，得到环流注入的相角值；
根据MMC换流阀桥臂环流时变量，得到环流注入幅值；
根据所述相角值和环流注入幅值，通过三角函数变换，制定具有d轴和q轴分量的环流注入期望值；
根据所述桥臂环流时变量、相角值和环流注入期望值，计算得到环流注入电压值；
其中，所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述环流注入幅值，通过下式确定：
A环流注入＝A定-ampl_s1
其中，A环流注入为环流注入的幅值，A定为幅值定值，ampl_s1为MMC换流阀桥臂环流时变量；
所述幅值定值A定，通过下式确定：
A定＝nIdc
其中，n为预设倍数，取值为0.4-0.6，Idc为桥臂电流直流分量。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述桥臂环流、相角值和环流注入期望值，计算得到三相环流电压参考值，作为环流注入电压值，包括：
将所述桥臂环流，通过dq变换，得到dq桥臂环流和电压馈前量；
将所述dq桥臂环流和环流注入期望值，进行PI调节，得到初始环流注入电压值；
将所述初始环流注入电压值与电压馈前量作差，并进行park反变换，得到环流注入电压值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由直流电流给定值制定的直流电压给定值，通过下述步骤制定：
将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正常工况下，根据由无功功率和有功功率制定的换流器电压参考值、预设的环流抑制电压和直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入，包括：
基于所述MMC换流阀公共连接点处的无功功率和有功功率，通过内环PI调节得到电流参考值，将所述电流参考值通过外环PI调节得到换流器电压参考值；
将MMC换流阀的环流抑制电压设置为0；
根据所述电压参考值、环流抑制电压和所述直流电压给定值，制定控制脉冲信号，并控制所述混合型MMC的投入。
10.一种混合型MMC控制系统，其特征在于，所述系统，包括：
换流器、环流抑制控制器、模式选择控制器和控制脉冲发生器；
所述换流器，用于制定换流器电压参考值；
所述环流抑制控制器，用于制定正常工况下的环流抑制电压值和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的环流注入电压值；
所述模式选择控制器，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的直流电压给定值；
所述脉冲控制发生，用于制定正常工况和换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下的控制脉冲，并控制所述混合型MMC的投入。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述换流器，包括：
外环功率控制器和内环功率控制器；
所述外环功率控制器，用于在正常工况下，根据所述MMC换流阀公共连接点处的无功功率和有功功率，通过外环PI调节，制定正常工况下的电流参考值；在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据MMC换流阀中子模块电容电压和无功功率参考值，通过外环PI调节，制定特殊工况下的电流参考值；
所述内环功率控制器，用于根据正常工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定正常工况下的换流器电压参考值；根据特殊工况下的电流参考值，通过内环PI调节，制定特殊工况下的换流器电压参考值。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述环流抑制控制器，在正常工况下，将MMC换流阀的环流抑制电压设置为0；
所述环流抑制控制器，在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，根据电网电流和MMC换流阀桥臂环流时变量，制定环流注入电压值。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述环流抑制控制器，包括：
相角控制模块、环流注入给定模块和环流注入控制模块；
所述相角控制模块，根据所述电网电流，进行park变换和角度变换，得到环流注入的相角值；
所述环流注入给定模块，根据所述MMC换流阀桥臂环流时变量确定环流注入幅值，并根据所述相角值和环流注入幅值，通过三角函数变换，制定具有d轴和q轴分量的环流注入期望值；
所述环流注入控制模块，根据所述桥臂环流、相角值和环流注入期望值，计算得到环流注入电压值；
所述MMC换流阀桥臂环流时变量与所述环流注入幅值之和为定值，所述定值为桥臂电流直流分量的预设倍数。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述所述环流注入给定模块通过下式确定环流注入幅值：
A环流注入＝A定-ampl_s1
其中，A环流注入为环流注入的幅值，A定为幅值定值，ampl_s1为MMC换流阀桥臂环流时变量；
所述幅值定值A定，通过下式确定：
A定＝nIdc
其中，n为预设倍数，取值为0.4-0.6，Idc为桥臂电流直流分量。
15.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述模式选择控制器在正常工况下，设置固定幅值的直流电压给定值；
所述模式选择控制器在换流站降压/半压运行、单阀组在线投退以及直流故障穿越工况下，将所述直流电流测量值与给定值作差，并通过PI调节，得到直流电压给定值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910562228.2A CN112152247A (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 一种混合型mmc控制方法及系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910562228.2A CN112152247A (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 一种混合型mmc控制方法及系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112152247A true CN112152247A (zh) | 2020-12-29 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN112152247A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113394824A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-14 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 无直流侧扰动的mmc交流有功功率快速调控方法 |
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2019
- 2019-06-26 CN CN201910562228.2A patent/CN112152247A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113394824A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-14 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 无直流侧扰动的mmc交流有功功率快速调控方法 |
| CN113394824B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-05-31 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 无直流侧扰动的mmc交流有功功率快速调控方法 |
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