CN113572170B - 一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，步骤一、在交流电源与柔性直流换流器的每个桥臂之间加入桥臂阻抗装置；所述桥臂阻抗装置包括电抗器L、电容器C、电阻器R；由电容器C、电阻器R构成RC串联支路，电抗器与RC串联支路并联连接；步骤二、计算电抗器L和电容器C的最佳参数；电容器C与电抗器L构成的并联谐振频率大于100Hz，并且低于柔性直流换流器的负阻抗特性频率fN；步骤三、计算电阻器R的阻值的最佳阻值，电阻器R的阻值大于电流控制器比例控制系数真实值的两倍。目的在于改善柔性直流换流器的高频阻抗特性，消除柔性直流换流器产生的高频负阻抗，使柔性直流换流器不会发生高频振荡。

Description

一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法
技术领域
本发明涉及柔性直流换流器的无源器件技术领域，特别涉及一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法。
背景技术
柔性直流输电换技术已广泛应用于大规模风电场、太阳能等新能源并网，网异步互联等领域，随着模块化多电平换流阀技术的发展，柔性直流输电换流器的电压等级和容量需求也不断提高。但由柔性直流换器流存在控制延时，因此其交流端口等效阻抗存在高频负阻抗特性，由于电网系统的等效阻抗变化范围较大，因此可能出现柔性直流换流器与交流系统发生高频谐振的现象，具体体现为谐波电压与谐波电流超标，严重时会导致系统跳闸，降低了系统可靠性，影响了柔性直流输电技术的推广应用。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，目的在于改善柔性直流换流器的高频阻抗特性，消除柔性直流换流器产生的高频负阻抗，使柔性直流换流器不会发生高频振荡。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，包括如下步骤：
步骤一、在交流电源与柔性直流换流器的每个桥臂之间加入桥臂阻抗装置；所述桥臂阻抗装置包括电抗器L、电容器C、电阻器R；由电容器C、电阻器R构成RC串联支路，电抗器L与RC串联支路并联连接；
步骤二、计算电抗器L和电容器C的最佳参数；电容器C与电抗器L构成的并联谐振频率大于100Hz，并且低于柔性直流换流器的负阻抗特性频率fN；
步骤三、计算电阻器R的阻值的最佳阻值，电阻器R的阻值大于电流控制器比例控制系数真实值的两倍，电流控制器是指柔性直流换流器进行电流反馈控制时所采用比例-积分控制环节。
进一步地，柔性直流换流器的每个桥臂均由多个功率子模块串联构成，功率子模块为由功率器件构成的全桥或半桥功率子模块。
进一步地，所述的功率器件包括IGBT。
进一步地，步骤二中，负阻抗特性频率fN计算公式为：
fN＝1/(4Td)
其中Td为柔性直流换流器的电流控制总延时。
进一步地，步骤三中，所述的电流控制器比例系数是指比例-积分控制环节中的比例环节系数，并需要换算为真实值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在低频段由于RC支路阻抗较大，因此阻抗装置在低频段依然等效为电抗器，与常规桥臂电抗器作用相同，对柔性直流换流器的整体设计影响较小；
2)高频谐波电流主要通过阻抗装置中的RC支路，因此RC支路可以起到消耗谐波能量，在高频段体现为电阻特性；
3)阻抗装置的高频电阻特性能够与柔性直流换流器的高频负阻抗特性相互抵消，从而使柔性直流换流器的端口阻抗始终体现为正阻抗，不会与电网发生高频振荡。
附图说明
图1为本发明的一种能够抑制高频振荡的柔性直流换流器桥臂阻抗装置的电路结构图；
图2为本发明的桥臂阻抗装置与桥臂电抗器的频率特性对比的阻抗幅值对比图；
图3为本发明的桥臂阻抗装置与桥臂电抗器的频率特性对比的阻抗相位对比图。
图中：1-本发明的阻抗装置 2-柔性直流换流器的桥臂 3-功率子模块 4-功率器件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，包括如下步骤：
步骤一、在交流电源与柔性直流换流器的每个桥臂之间加入桥臂阻抗装置；如图1所示，所述的装置1连接在交流电源AC与柔性直流换流器的每个桥臂2之间；包括电抗器L、电容器C、电阻器R；由电容器C、电阻器R构成RC串联支路，电抗器L与RC串联支路并联连接。电容器C与电阻器R在RC串联支路中的位置均可在上或在下。
柔性直流换流器的每个桥臂2均由多个功率子模块3串联构成，功率子模块3为由功率器件4构成的全桥或半桥功率子模块。全桥或半桥功率子模块是柔性直流换流器领域中的现有技术，功率器件4可以是IGBT。
步骤二、计算电抗器L和电容器C的最佳参数；电容器C与电抗器L构成的并联谐振频率大于100Hz，并且低于柔性直流换流器的负阻抗特性频率fN；
fN计算公式为：fN＝1/(4Td)，其中Td为柔性直流换流器的电流控制总延时。
步骤三、计算电阻器R的阻值的最佳阻值，电阻器R的阻值大于电流控制器比例控制系数真实值的两倍，电流控制器是指柔性直流换流器进行电流反馈控制时所采用比例-积分控制环节。所述的电流控制器比例系数是指比例-积分控制环节中的比例环节系数，并需要换算为真实值。
具体实施例：
已知原柔性直流换流器的桥臂电抗器为40mH，阻抗装置中电抗器L同样选择为40mH，已知柔性直流换流器的电流控制总延时为200微秒，可以计算柔性直流换流器的负阻抗特性频率fN＝1250Hz，选取阻抗装置的并联谐振频率为500Hz，则可以计算出电容器容值为2.533微法。已知柔性直流换流器中电流控制器比例系数真实值为80，选取桥臂阻抗装置中电阻器的阻值为200欧姆。
根据以上设计参数可得桥臂阻抗装置与原桥臂电抗器的频率特性，如图2-3所示，桥臂阻抗装置在50Hz处依然为电抗特性，与原桥臂电抗器基本相同，桥臂阻抗装置在1000Hz以上基本体现为电阻特性，阻值为200欧姆，有利于抑制高频振荡。
本发明在低频段由于RC支路阻抗较大，因此阻抗装置在低频段依然等效为电抗器，与常规桥臂电抗器作用相同，对柔性直流换流器的整体设计影响较小；本发明高频谐波电流主要通过阻抗装置中的RC支路，因此RC支路可以起到消耗谐波能量，在高频段体现为电阻特性；本发明的阻抗装置的高频电阻特性能够与柔性直流换流器的高频负阻抗特性相互抵消，从而使柔性直流换流器的端口阻抗始终体现为正阻抗，不会与电网发生高频振荡。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (4)

1.一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在交流电源与柔性直流换流器的每个桥臂之间加入桥臂阻抗装置；所述桥臂阻抗装置包括电抗器L、电容器C、电阻器R；由电容器C、电阻器R构成RC串联支路，电抗器L与RC串联支路并联连接；
步骤二、计算电抗器L和电容器C的最佳参数；电容器C与电抗器L构成的并联谐振频率大于100Hz，并且低于柔性直流换流器的负阻抗特性频率fN；
步骤三、计算电阻器R的阻值的最佳阻值，电阻器R的阻值大于电流控制器比例控制系数真实值的两倍，电流控制器是指柔性直流换流器进行电流反馈控制时所采用比例-积分控制环节；
步骤三中，所述的电流控制器比例系数是指比例-积分控制环节中的比例环节系数，并换算为真实值。
2.根据权利要求1所述的一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，其特征在于，柔性直流换流器的每个桥臂均由多个功率子模块串联构成，功率子模块为由功率器件构成的全桥或半桥功率子模块。
3.根据权利要求2所述的一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，其特征在于，所述的功率器件包括IGBT。
4.根据权利要求1所述的一种柔性直流换流器的高频振荡抑制方法，其特征在于，步骤二中，负阻抗特性频率fN计算公式为：
fN＝1/(4Td)
其中Td为柔性直流换流器的电流控制总延时。
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基于阻尼控制的柔直系统直流侧谐波抑制方法;周俊 等;电力电子技术;第54卷(第5期);第4-8页 *

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