一种基于制造技术

本发明专利技术涉及柔性直流输电技术领域，公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于OWT
‑
DMMC的柔性直流输电系统的运行方法


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，具体为一种基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方法
。

技术介绍

[0002]为了应对全球性的化石能源危机与环境
、
气候变化问题，近年来以太阳能
、
风能为代表的可再生清洁能源发电方式已经迅速发展并逐步代替传统火电为主的发电方式
。
然而这种大规模新能源发电模式带来了新的安全稳定运行
、
与能量消纳难题
。
模块化多电平换流器（
modular multilevel converter
，
MMC
）有着模块化设计
、
可拓展性好
、
单个器件开关频率低
、
谐波性能好等诸多优点，作为变流器已经被广泛应用在高压直流输电（
high
‑
voltagedirect current
，
HVDC
）领域
。
而传统的
MMC
没有直流故障处理能力，在直流侧发生短路故障后，
MMC
型变流器无法阻止交流电网向直流线路馈入短路电流，这将引发换流阀的半导体器件因过流而烧毁并使整个输电系统停止运转
。
因此研究
MMC
型高压直流输电系统的直流故障清除方法有着重要的工程意义
。
此外，多端互联直流网络的直流线路电流不是全部可控的，会造成部分线路过负荷，通常每条直流线路上都要额外嵌入潮流控制装备来调节直流电流
。
[0003]使用直流断路器（
DC circuit breaker ，
DCCB
）来切除短路的直流线路是最直接的方法
。
然而目前的
DCCB
受限于关断时间与有限的驱散容量，在某些高压输电工程中仍无法应用，
DCCB
的性能与成本还需要进一步研究与优化才能在高压输电工程中大规模商业应用
。
改进子模块使
MMC
具备隔离直流故障能力成为了当前研究热点
。
近年来，已经提出很多有直流故障清除能力的改进型子模块，如钳位型双子模块
、
自阻断子模块
、
反向阻断子模块
。
然而应用这些改进子模块会增加很多的器件制造成本与控制复杂度
。
[0004]综上所述，现有解决方案无法兼顾性能与经济性
。
这在一定程度上限制了
MMC
向高压直流输电系统以及直流输配电领域的发展和应用
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方法，能够灵活调节直流端口功率，使环形直流网络全直流线路可控；且拥有直流故障穿越能力，在发生直流故障后，可快速地实现故障隔离并不中断功率传输
。
技术方案如下：一种基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方法，
OWT
‑
DMMC
为开绕组变压器式双模块化多电平换流器，所述
OWT
‑
DMMC
中，变压器二次侧的三相绕组打开，与线路电感
L
串联后分别与两个相同半桥式
MMC
，即
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的同相交流端口连接；变压器一次侧经过交流线路与网侧相连；运行方法包括：步骤1：根据
MMC
的结构特性，得到
OWT
‑
DMMC
的数学模型与动态特性方程：将上桥臂电流
i
pj
与下桥臂电流
i
nj
的表示为：
（1）其中，
i
nj1
和
i
nj2
分别为
j
相
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的下桥臂电流，
i
pj1
和
i
pj2
分别为
j
相
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的上桥臂电流，
j=a
，
b
，
c
相；
i
zj1
和
i
zj2
分别为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的上桥臂与下桥臂的平均电流，
i
sj
为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
连接线路的
j
相电流；由基尔霍夫电压定律引出
OWT
‑
DMMC
的动态特性方程，表示为：（2）其中，
V
sj
为变压器二次侧交流电压，
L
s
为变压器二次侧线路等效电感，
R
s
为线路等效电阻；
u
nj1
和
u
nj2
分别为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的下桥臂输出电压，
L
arm
为桥臂等效电感；定义两个
MMC
对应相桥臂之间的差模电压为：
u
diffj
=u
nj1
–
u
nj2
；定义等效电感为：
L
eq
=L
arm
+L
s
；由结构的对称性，得到动态特性方程最终的简化方程为：（3）则
OWT
‑
DMMC
的交流侧电压则由两端
MMC
的下桥臂或上桥臂的差模电压决定；步骤2：确定基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方式：通过送端换流站与受端换流站其中之一控制直流电压水平，另一换流站则控制直流线路传输有功功率大小；外环控制器通过设定有功类参考与无功类参考产生内环电流的参考值
i
dqref
，内环电流控制器产生变流器调制波；将差模电压
u
diffj
在旋转矢量坐标系
dq
轴下表示为：（4）其中，
u
1_dq
和
u
2_dq
分别为
MMC
‑Ⅰ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方法，
OWT
‑
DMMC
为开绕组变压器式双模块化多电平换流器，其特征在于，所述
OWT
‑
DMMC
中，变压器二次侧的三相绕组打开，与线路电感
L
串联后分别与两个相同半桥式
MMC
，即
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的同相交流端口连接；变压器一次侧经过交流线路与网侧相连；运行方法包括：步骤1：根据
MMC
的结构特性，得到
OWT
‑
DMMC
的数学模型与动态特性方程：将上桥臂电流
i
pj
与下桥臂电流
i
nj
的表示为：（1）；其中，
i
nj1
和
i
nj2
分别为
j
相
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的下桥臂电流，
i
pj1
和
i
pj2
分别为
j
相
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的上桥臂电流，
j=a
，
b
，
c
相；
i
zj1
和
i
zj2
分别为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的上桥臂与下桥臂的平均电流，
i
sj
为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
连接线路的
j
相电流；由基尔霍夫电压定律引出
OWT
‑
DMMC
的动态特性方程，表示为：（2）；其中，
V
sj
为变压器二次侧交流电压，
L
s
为变压器二次侧线路等效电感，
R
s
为线路等效电阻；
u
nj1
和
u
nj2
分别为
MMC
‑Ⅰ
和
MMC
‑Ⅱ
的下桥臂输出电压，
L
arm
为桥臂等效电感；定义两个
MMC
对应相桥臂之间的差模电压为：
u
diffj
= u
nj1
–
u
nj2
；定义等效电感为：
L
eq =L
arm +L
s
；由结构的对称性，得到动态特性方程最终的简化方程为：（3）；则
OWT
‑
DMMC
的交流侧电压则由两端
MMC
的下桥臂或上桥臂的差模电压决定；步骤2：确定基于
OWT
‑
DMMC
的柔性直流输电系统的运行方式：通过送端换流站与受端换流站其中之一控制直流电压水平，另一换流站则控制直流线路传输有功功率大小；外环控制器通过设定有功类参考与无功类参考产生内环电流的参考值
i
dqref
，内环电流控制器产生变流器调制波；将差模电压
u
diffj
在旋转矢量坐标系
dq
轴下表示为：（4）；其中，
u
1_dq
和
u
2_dq
分别为
MMC
‑Ⅰ
与
MMC
‑Ⅱ
各自需要产生的电压矢量；计算
MMC
‑Ⅰ
与
MMC
‑Ⅱ
的视在功率为：
（5）；其中，
P1和
Q1分别为
MMC
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊鹏，张岩，王顺亮，焦宁，刘天琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：