CN112865163A - 一种换流器附加控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种换流器附加控制方法，换流器控制的阀控策略中引入虚拟电阻方式解决IGBT阀产生的谐波带来的直流电流振荡问题，通过控制系统桥臂电流中提取直流侧电流中的振荡成分，经过滤波处理得到直流侧电流的振荡电流成分，经过超前滞后控制环节后，经过比例负反馈环节变换成等效的虚拟电阻上振荡电压压降成分，用该虚拟电阻上振荡谐波压降，除于模块稳态运行额定电压后得到对应三个桥臂或者六个桥臂的调制个数。调制个数叠加到原来换流器控制输出的原来的个数中形成最终输出桥臂的投入个数。

Description

一种换流器附加控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种换流器附加控制方法。
背景技术
柔性直流输电技术采用电压源型换流器，可以独立、快速控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。柔性直流输电技术在新能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配网供电等领域具有较大的优势。换流器是柔性直流输电技术的核心装备，模块化多电平换流器(modularmultilevel converter，MMC)因其具有模块化设计、开关频率低、谐波性能好等优点而成为当前柔性直流输电工程的首选方案。
换流器控制保护系统目前控制方式一般没考虑柔性直流输电系统的链路延时环节造成的影响，由于从测量系统到控制输出环节的延时固有特性，可能会造成控制系统参数与直流侧线路的分布参数相互影响，引起直流侧出现振荡交流成分。
此外也有研究揭示了柔直控制系统相关参数，例如锁相环(phase-locked loop，PLL)、内外环、环流抑制控制对柔直阻抗特性及稳定性的影响，但这种稳定性研究多是用来解释交流侧振荡现象，目前关于换流器自身控制与直流侧线路的分布参数相互影响从而造成直流侧振荡的解决方法鲜见报道，但这种振荡现象容易造成线路直流电流额定增大，增加线路发热，可能会损坏一次线路设备，迫切需要可行的措施抑制该直流侧振荡现象。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种换流器附加控制方法，用于抑制换流器直流侧振荡现象换流器。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种换流器附加控制方法，包括：
获取直流侧电流，依次经过隔直环节、滤波环节、超前滞后环节、比例负反馈环节和调制个数计算环节得到调制个数，在换流器控制设备的桥臂参考电压形成个数输出环节上叠加所述调制个数形成最终的桥臂投入个数；
所述隔直环节，将获取的直流侧电流减去其中的直流成分得到直流侧电流中的交流成分；
所述滤波环节，将获得的直流侧电流中的交流成分经过滤波处理得到设定频率数值点以及带宽范围内的直流侧电流交流成分滤波数值，即为直流侧振荡电流的交流成分；
所述超前滞后环节，用于对获得的直流侧振荡电流的交流成分进行相位补偿；
所述比例负反馈环节，用于将超前滞后环节的输出电流经过比例负反馈处理后变换成等效的虚拟电阻上振荡电压压降；
所述调制个数计算环节，用所述虚拟电阻上振荡电压压降与模块稳态运行额定电压相除后得到对应桥臂的调制个数。
进一步地，所述滤波环节的具体处理方式是：设置直流侧交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，通过以下滤波传递函数环节GPR(s)＝Kp+2Kωcs/(s2+2ωcs+ω1 2)，得到直流侧振荡电流的交流成分iac，其中GPR(s)为传递函数，Kp为滤波传递函数比例环节系数，K为滤波传递函数二阶环节的分子的系数，s为拉普拉斯算子；通过改变设置交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，能够得到不同频率数值点以及带宽范围内的直流电流滤波数值。
进一步地，滤波器参数Kp取值范围是0～10，K取值范围0～10。
进一步地，直流侧电流获取的方法采用如下三种之一：
方法一：三个上桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法二：三个下桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法三：三个上桥臂电流相加得到直流侧正极的直流电流；三个下桥臂电流相加得到直流侧负极的直流电流；直流侧正极的直流电流与负极的直流电流相加再除以2得到直流侧电流。
进一步地，所述超前滞后环节传递函数为(1+αTs)/(1+Ts)，其中α为系数，Ts为时间常数。
进一步地，超前滞后环节参数α取值范围是0～1，Ts取值范围0～10。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
(1)通过在换流器控制的阀控策略中引入虚拟电阻方式解决IGBT阀产生的谐波带来的直流电流振荡问题，通过控制系统桥臂电流中提取直流侧电流中的振荡成分，经过滤波处理得到直流侧电流的振荡电流成分，经过超前滞后控制环节后，经过比例负反馈环节变换成等效的虚拟电阻上振荡电压压降成分，用该虚拟电阻上振荡谐波压降，除于模块稳态运行额定电压后得到对应三个桥臂或者六个桥臂的调制个数。调制个数叠加到原来换流器控制输出的原来的个数中形成最终输出桥臂的投入个数。该附加控制方法用于抑制直流侧振荡现象。
(2)不需要增加额外的直流滤波器一次设备，仅仅从二次控制环节增加附加的控制环节，有利于实施；
(3)不需要启动检测故障过程以及检测故障消失后切换到正常控制过程，该附加控制可以一直加载在正常控制上；
(4)提高柔性直流系统的稳定裕度。
附图说明
图1是换流器控制保护系统附加控制示意图；
图2是直流侧电流获取方法。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本申请得一种一种换流器附加控制方法实施例具体包括：获取直流侧电流，依次经过隔直环节、滤波环节、超前滞后环节、比例负反馈环节和调制个数计算环节得到调制个数，在换流器控制设备的桥臂参考电压形成个数输出环节上叠加所述调制个数形成最终的桥臂投入个数。其中：
隔直环节，将获取的直流侧电流减去其中的直流成分得到直流侧电流中的交流成分。
滤波环节，将获得的直流侧电流中的交流成分经过滤波处理得到设定频率数值点以及带宽范围内的直流侧电流交流成分滤波数值，即为直流侧振荡电流的交流成分。
超前滞后环节，用于对获得的直流侧振荡电流的交流成分进行相位补偿。
比例负反馈环节，用于将超前滞后环节的输出电流经过比例负反馈处理后变换成等效的虚拟电阻上振荡电压压降。
调制个数计算环节，用所述虚拟电阻上振荡电压压降与模块稳态运行额定电压相除后得到对应桥臂的调制个数。
本实施例通过在阀控设备三个桥臂或者六个桥臂的参考电压形成个数输出环节上分别叠加以上调制个数作为阀控最终投切个数，以此消除直流侧电流交流振荡现象。
优选的实施例中，滤波环节的具体处理方式是：设置直流侧交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，通过以下滤波传递函数环节GPR(s)＝Kp+2Kωcs/(s2+2ωcs+ω1 2)，得到直流侧振荡电流的交流成分iac，其中GPR(s)为传递函数，Kp为滤波传递函数比例环节系数，K为滤波传递函数二阶环节的分子的系数，s为拉普拉斯算子。通过改变设置交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，能够得到不同频率数值点以及带宽范围内的直流电流滤波数值。其中，滤波器参数Kp取值范围是0～10，K取值范围0～10。
优选的实施例中，直流侧电流获取的方法采用如下三种之一：
方法一：三个上桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法二：三个下桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法三：如图2所示，三个上桥臂电流相加得到直流侧正极的直流电流；三个下桥臂电流相加得到直流侧负极的直流电流；直流侧正极的直流电流与负极的直流电流相加再除以2得到直流侧电流。
优选的实施例中，超前滞后环节传递函数为(1+αTs)/(1+Ts)，其中α为系数，Ts为时间常数。超前滞后环节参数α取值范围是0～1，Ts取值范围0～10。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种换流器附加控制方法，其特征在于，包括：
获取直流侧电流，依次经过隔直环节、滤波环节、超前滞后环节、比例负反馈环节和调制个数计算环节得到调制个数，在换流器控制设备的桥臂参考电压形成个数输出环节上叠加所述调制个数形成最终的桥臂投入个数；
所述隔直环节，将获取的直流侧电流减去其中的直流成分得到直流侧电流中的交流成分；
所述滤波环节，将获得的直流侧电流中的交流成分经过滤波处理得到设定频率数值点以及带宽范围内的直流侧电流交流成分滤波数值，即为直流侧振荡电流的交流成分；
所述超前滞后环节，用于对获得的直流侧振荡电流的交流成分进行相位补偿；
所述比例负反馈环节，用于将超前滞后环节的输出电流经过比例负反馈处理后变换成等效的虚拟电阻上振荡电压压降；
所述调制个数计算环节，用所述虚拟电阻上振荡电压压降与模块稳态运行额定电压相除后得到对应桥臂的调制个数。
2.如权利要求1所述的一种换流器附加控制方法，其特征在于，
所述滤波环节的具体处理方式是：设置直流侧交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，通过以下滤波传递函数环节GPR(s)＝Kp+2Kωcs/(s2+2ωcs+ω1 2)，得到直流侧振荡电流的交流成分iac，其中GPR(s)为传递函数，Kp为滤波传递函数比例环节系数，K为滤波传递函数二阶环节的分子的系数，s为拉普拉斯算子；通过改变设置交流振荡成分频率数值ω1和带宽频率ωc，能够得到不同频率数值点以及带宽范围内的直流电流滤波数值。
3.如权利要求2所述的一种换流器附加控制方法中，其特征在于，滤波器参数Kp取值范围是0～10，K取值范围0～10。
4.如权利要求1所述的一种换流器附加控制方法，其特征在于，直流侧电流获取的方法采用如下三种之一：
方法一：三个上桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法二：三个下桥臂电流相加作为直流侧电流；
方法三：三个上桥臂电流相加得到直流侧正极的直流电流；三个下桥臂电流相加得到直流侧负极的直流电流；直流侧正极的直流电流与负极的直流电流相加再除以2得到直流侧电流。
5.如权利要求1所述的一种换流器附加控制方法，其特征在于，所述超前滞后环节传递函数为(1+αTs)/(1+Ts)，其中α为系数，Ts为时间常数。
6.如权利要求5所述的一种换流器附加控制方法，其特征在于，超前滞后环节参数α取值范围是0～1，Ts取值范围0～10。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612262A (zh) * 2021-07-15 2021-11-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种抑制直流侧低频振荡的方法及系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050063202A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 Stancu Constantin C. Active damping control for L-C output filters in three phase four-leg inverters
US20140226373A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-14 Korea Electrotechnology Research Institute Method for Suppressing Circulating Current in Modular Multilevel Converter for High Voltage Direct-Current Transmission
CN104300555A (zh) * 2014-10-13 2015-01-21 国家电网公司 一种抑制电力系统共振机理低频振荡的方法
US20150131342A1 (en) * 2012-07-17 2015-05-14 Abb Research Ltd Multi terminal hvdc control
CN105634313A (zh) * 2015-01-30 2016-06-01 华北电力大学 一种基于虚拟电阻的mmc环流抑制控制策略
CN105827133A (zh) * 2016-05-11 2016-08-03 许继集团有限公司 基于电容电压预测的分布式逆变器谐振抑制方法及系统
CN106505592A (zh) * 2016-12-22 2017-03-15 北京四方继保自动化股份有限公司 一种抑制次同步振荡的柔性直流附加控制方法
CN106786708A (zh) * 2016-09-30 2017-05-31 全球能源互联网研究院 一种含mmc直流输电系统电流振荡抑制的阻尼控制方法
CN108258891A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 中国电力科学研究院 一种抑制端对端mmc-hvdc直流侧站间谐振的方法和装置
CN108494261A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 东南大学 一种适用于mmc型直流变压器直流故障的主动限流方法
CN109412189A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种柔性直流输电系统直流侧谐波阻尼控制方法及系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050063202A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 Stancu Constantin C. Active damping control for L-C output filters in three phase four-leg inverters
US20150131342A1 (en) * 2012-07-17 2015-05-14 Abb Research Ltd Multi terminal hvdc control
US20140226373A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-14 Korea Electrotechnology Research Institute Method for Suppressing Circulating Current in Modular Multilevel Converter for High Voltage Direct-Current Transmission
CN104300555A (zh) * 2014-10-13 2015-01-21 国家电网公司 一种抑制电力系统共振机理低频振荡的方法
CN105634313A (zh) * 2015-01-30 2016-06-01 华北电力大学 一种基于虚拟电阻的mmc环流抑制控制策略
CN105827133A (zh) * 2016-05-11 2016-08-03 许继集团有限公司 基于电容电压预测的分布式逆变器谐振抑制方法及系统
CN106786708A (zh) * 2016-09-30 2017-05-31 全球能源互联网研究院 一种含mmc直流输电系统电流振荡抑制的阻尼控制方法
CN106505592A (zh) * 2016-12-22 2017-03-15 北京四方继保自动化股份有限公司 一种抑制次同步振荡的柔性直流附加控制方法
CN108258891A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 中国电力科学研究院 一种抑制端对端mmc-hvdc直流侧站间谐振的方法和装置
CN108494261A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 东南大学 一种适用于mmc型直流变压器直流故障的主动限流方法
CN109412189A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种柔性直流输电系统直流侧谐波阻尼控制方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612262A (zh) * 2021-07-15 2021-11-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种抑制直流侧低频振荡的方法及系统
CN113612262B (zh) * 2021-07-15 2024-05-31 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种抑制直流侧低频振荡的方法及系统

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