一种基于LCC-MMC的混合直流输电控制策略制造技术

一种基于LCC

【技术实现步骤摘要】
一种基于LCC
‑
MMC的混合直流输电控制策略


[0001]本专利技术涉及混合直流输电
，特别涉及一种基于LCC
‑
MMC的混合直流输电控制策略。

技术介绍

[0002]直流电源的应用是全球电力行业全面发展的开始。直流电源用于发电、输电和消费。这里的传输要求是将直流电源直接从直流电源传输到直流负载。从这个角度来看，初始直流功率传输不需要整流。但是这种形式也有缺点，比如不易变压，不能形成大的电网，这与用电需求的增加、电网规模需求扩大相矛盾。然而伴随着三相交流发电机、感应电动机以及变压器的制造技术极度猛烈而迅速的发展、市场占有率的逐渐扩大，我们会发现，上述矛盾逐渐的被解决，交流电很快的在不知不觉中将直流电的市场份额占有，无论是在发电还是用电领域，与此同时，因为变压器所具有的强有力的优势即可以十分方便且便于控制地灵活改变交流电压，这样的优势使得交流输电以及交流电网的快速发展得到了推进，并且这些优势也使得交流电在电力工业领域很快的占据了十分重要的位置甚至是领域内的统治地位。但是万事万物都是一把双刃剑，在任何领域都没有近乎完美的设计，在输电领域也是一样的，所以交流电虽然发展的十分迅猛但直流电仍然还有交流所不能取代的突出方面，比如说在一些电力工程中输送高电压、输送距离远且大容量输电的经济性与稳定性以及电网与电网之间在非同步的条件下想要实现互联等，在这些方面，直流输电有交流电无法比拟的地方。
[0003]随着我国技术的不断发展，输电技术和智能电网逐渐结合在一起，为了解决上述问题，设计保证节能高效稳定运行的输电系统尤为重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，提出一种基于LCC
‑
MMC的混合直流输电控制策略，是以基于可关断的全控器件的模块化多电平换流器为焦点配合传统LCC的前沿高压直流输电控制策略，是传统直流输电系统与柔性直流输电系统的合理结合，集成了二者优点，不仅可以消除传统直流输电逆变侧换相失败、无法对弱交流系统供电、运行的过程中还要消耗很多的无功功率并且会产生大量谐波等问题，还可以解决柔性直流输电无法有效处理直流侧故障的问题，重要应用于高压直流输电。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种基于LCC
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MMC的混合直流输电系统，主要由电流源型换流器模块化多电平换流器及输电线路几部分组成，其余硬件部分包括：
[0007](1)换流变压器，换流变压器的一次绕组与交流系统相连，二次绕组与换流器换流桥的交流端相连接，换流变压器可以实现电压变换以及防止在直流线路出故障时故障电流流入交流电力系统中，造成更大的影响和损失。
[0008](2)交流、直流滤波器，系统在运行的过程中会产生谐波，这些谐波电压以及谐波
电流叠加到电气设备上会产生许多不良影响，比如电气设备过负荷、发热，除此之外也容易使得保护电气设备错误动作，因此。为防止这些不良影响的发生在直流、交流侧都必须装设合适的滤波器，本系统中使用的低通滤波器是因为所滤除的信号基本高于系统内传输的有用信号，因为本专利技术采用的是由四个6脉动换流器串联而成的两个12脉动换流器(有两个LCC换流站)，两个换流站所产生的特征谐波为12k次和12k
±
1次(k为正整数)，所以系统在直流线路需要装设的滤波器为12k次的直流滤波器，而交流侧需装设的是12k
±
1次的交流滤波器。
[0009](3)平波电抗器，一般情况下，平波电抗器也是重要的组成部分之一，它的作用很大，比如说在直流电流流过系统中的轻负荷的时候降低线路中的谐波电压、谐波电流，并且还能做到使他们更加连续，除此之外，平波电抗器其他的作用是可以在系统中的直流线路出现短路故障的时候完成限制短路电流(存在于整流器的)的峰值的任务，平波电抗器一般情况下装设在直流侧线路的出口，并且要求有比较大的电感值，甚至有时可以达到1H。
[0010]本专利技术的有益效果：本专利技术通过这样融合的拓扑结构就使得的混合直流输电系统拥有能够独立控制无功功率以及有功功率的能力，并且运行过程中还具有很优越的灵活性；除此之外，混合直流输电系统还能够依靠LCC的特有的强制移相功能以及MMC的可以闭锁清除发生的直流故障的能力达到更稳定运行的目标，系统本身又具有直流故障穿越能力；且由于MMC的存在，很大程度上解决了换相失败的问题；涉及MMC的容量问题，也有解决方法即可以通过使换流器以并联的形式连接加以解决，方法简单目的性强，当然这样的方式也与现有的制造能力相匹配，合理有效的控制策略是的这样的直流输电系统得以安全稳定运行，很大程度上为实际工程提供理论支撑。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的系统拓扑结构图；
[0012]图2为本专利技术的LCC6脉动工作原理接线图；
[0013]图3为本专利技术的MMC子模块工作模式示意图；
[0014]图4为本专利技术的三相MMC换流器拓扑结构图；
[0015]图5为本专利技术的不同时段和不同电压状态的对比列举图；
[0016]图6为本专利技术的控制策略总体流程图；
[0017]图7为本专利技术的LCC控制原理框图；
[0018]图8为本专利技术的MMCd/q坐标系下的解耦控制经反馈线性化解耦后的换流器模型图；
[0019]图9为本专利技术的MMCd/q坐标系下的解耦控制采用PI控制器后的等效控制框图；
[0020]图10为本专利技术的MMCd
‑
q解耦的内环电流控制器框图；
[0021]图11为本专利技术的MMC外环定无功控制器框图；
[0022]图12为本专利技术的外环定直流电压控制器框图；
[0023]图13为本专利技术的MMC控制原理框图。
[0024]具体技术方案
[0025]下面结合附图对本专利技术的一种实施方式作进一步详细的说明：
[0026]系统拓扑结构图如图1所示，其中逆变LCC换流器的功能是把交流转换为直流或把
直流转换为交流，本专利技术中所提及的模型是利用其把交流转换为直流的功能，此任务的完成依赖于换流器中的换流阀。在实际工程中6脉动和12脉动的换流器较为常见，应用也较为广泛，6脉动换流器所使用的换流方式是利用三相桥式回路换流的方法，12脉动换流器是由一对6脉动换流器所串联而成，V1
‑
V12在一个工频周期里按规定顺序依次导通，所以，换流器要求要有12个与交流系统同频相匹配，并且还需要以30
°
为脉冲间距的按序触发脉冲。
[0027]本专利技术采用6脉动换流器，如图2所示，ωt在到达0
°
以前，B相电位的瞬时值最低，C相电位的瞬时值最高，此时，B、C两相间的V5和V6两端加正向电压，处于导通状态，剩下四个阀两端加反向电压处于关断状态。ωt在C1和C2之间时，B相电位的瞬时值最低，A相电位的瞬时值最高，此时V1两端加正向电压，在经过触发角α后，因触发脉冲作用而导通，V6也处于正向电压中，可以导通，此时电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于一种基于LCC
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MMC的混合直流输电控制策略，其特征在于包括如下步骤：步骤1：LCC换流器定电流控制；步骤2：MMC侧最近电平逼近调制策略(NLM)；步骤3：MMC内环解耦控制策略；步骤4：MMC外环定无功功率控制；步骤5：MMC外环定直流电压控制。2.根据权利要求1所述的一种基于LCC
‑
MMC的混合直流输电控制策略，其特征在于：所述步骤1的过程如下：步骤1.1：电流先通过滤波器后与电阻相乘归算至电压，电压通过滤波器与限幅输出后与电流和电阻的乘积做差，得到偏差量为补偿直流压降的直流电压；步骤1.2：在定直流电流控制之前引入低压限流环节；步骤1.3：通过最小值的限制以及速率限制器防止电流参考值过小；步骤1.4：将此电流值与电流参考值做差(定电流)，得到的偏差量经PI环节输出β角，然后再通过加法器和π做差将β角转换为触发角α。3.根据权利要求1所述的一种基于LCC
‑
MMC的混合直流输电控制策略，其特征在于：所述步骤2的过程如下：步骤2.1：利用锁相环环节得出相位角用于坐标轴的变换；步骤2.2：由参考电压值计算得到dq轴的夹角，即调制波的相位角；步骤2.3：生成调制比；步骤2.4：通过对dq轴参考电压进行反Park变换得到调制波，在调制波生成后，利用触发信号来实现调制。4.根据权利要求1所述的一种基于LCC
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MMC的混合直流输电控制策略，特征在于：所述步骤3的过程如下：步骤3.1：建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，段雨昕，杨桢，吴方泽，李艳，周婧，李建雄，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：