本发明专利技术公开了一种三相模块化多电平换流器的直流电压波动抑制方法，利用检测到的换流器桥臂电压，计算得到相单元内部的零序电压分量，通过带通滤波算法，得到用于抑制直流母线电压二倍频波动的附加控制信号。然后用直流电压值的二分之一减去该附加控制信号，并与已有的换流器交流侧输出电压参考信号叠加得到桥臂电压参考值，再进行脉宽调制得到换流器各桥臂的触发脉冲，使换流器输出相应的电压。采用该直流电压波动抑制方法，可以在交流系统发生不对称故障的情况下，消除直流母线电压中的二次谐波，避免这个二次谐波流入对端换流器造成危害。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统柔性输配电、电力电子和用户电力
，具体涉及。
技术介绍
模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)是近几年备受关注的一种多电平换流器拓扑结构。它采用多个子模块(subm0dule，SM)级联的方式，通过分别控制各个子模块的投入和切除状态，可以使得换流器输出的交流电压波形包含很多的电压阶梯以最大限度的逼近正弦波，从而降低输出电压中的谐波含量，减小波形畸变，以满足电网的谐波要求。三相模块化多电平换流器的基本结构(如图1所示)是由三相六个桥臂构成，每相有上、下两个桥臂。每个桥臂分别由一个桥臂串联电感Ltl和若干个结构相同的子模块级联而成。每个子模块包括与直流电容串联的第一电力电子开关以及与第一电力电子开关和直流电容并联的第二电力电子开关。由于在交流系统不对称故障的情况下，交流系统中可能会出现负序分量和零序分量，从而产生大量的谐波注入换流器和直流系统，可能会引起电力电子设备的过电压和过电流等现象，危及到设备的安全运行。刘钟淇等人的“采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究”(电力电子技术， 2010,44 (09)，69 71)，借鉴二电平电压源换流器的正负零序控制器结构，提出了针对MMC 故障时的系统正负零序控制器。虽然该控制器可以将交流系统电流中的负序和零序分量消除，但并不能消除故障情况下MMC内部相单元总电压中的零序二倍频分量。由于内部相单元总电压与直流电压密切相关，因此故障时的直流电压和直流电流中仍然存在二次谐波分量。这个谐波分量会在直流线路上传递，带来不必要的损耗，同时还会传递到对端换流器， 从而危害对端系统的安全。
技术实现思路
针对交流系统故障情况下换流器直流母线电压存在二次谐波(二倍频波动)的问题，本专利技术提供了一种。本专利技术中，通过设计的控制方法生成用于抑制直流电压波动的附加控制信号，再通过已有的脉宽调制方法在桥臂电压中实现该附加控制信号，从而消除交流系统故障情况下MMC型直流输电系统的直流电压中的二次谐波，防止其传递到对端系统并造成危害，从而解决上述现有技术中存在的问题。—种，该三相模块化多电平换流器由三相六个桥臂构成，每个桥臂由一个电感和若干个结构相同的子模块级联而成，每个子模块包括与直流电容串联的第一电力电子开关以及与第一电力电子开关和直流电容并联的第二电力电子开关，所述的直流电压波动抑制方法包括以下步骤(1)将三相上、下桥臂电压upj、Unj(共六个桥臂电压)相加后除以三，获得三个相单元内部的零序电压Udifftl,其中j = a，b，c，分别代表a、b、c三相，ρ表示上桥臂，η表示下桥臂； (2)将所述的零序电压Udifftl通过一个带通滤波算法处理后，获得用于抑制直流电压波动的附加控制信号Udiffj ref，其中，j = a,b,c,分别代表a、b、c三相，这里a、b、c三相的附加控制信号相等，即 Udiffa ref = Udiffb ref = Udiffc ref ；(3)用1/2的直流母线电压值Ud。/2减去步骤⑵中生成的用于抑制直流电压波动的附加控制信号UdiffDrf后，再减去所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值e」ref，得到j相上桥臂电压的参考值Upj ref，其中，j = a, b，c，分别代表a、b、c三相；用1/2的直流母线电压值Ud。/2减去步骤⑵中生成的用于抑制直流电压波动的附加控制信号Udiffj 后，再加上所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值 ej—ref，得到j相下桥臂电压的参考值Unj ref，其中，j = a，b，c，分别代表a、b、c三相；(4)由步骤(3)得到的j相上、下桥臂电压参考值Upj &和unj Mf，通过脉宽调制后生成触发脉冲，以控制相应桥臂上各个子模块电力电子开关的开通与关断，使得桥臂电压的实际值与桥臂电压的参考值相同，实现对各桥臂电压的控制，从而可以在交流系统不对称故障的情况下，消除MMC直流电压的二倍频波动，相应直流电流中的二倍频波动也同时被消除。步骤(2)中，所述的带通滤波算法可以用传递函数表示为2^ 2 ,其中，S + 2g0)cs + (DcKtl为零序分量的比例增益系数，ω。为截止频率，为抑制直流电压中的二次谐波，这里取为两倍的基波频率，即ω。= 20^，COtl为基波频率，ξ为阻尼比，s为拉普拉斯算子；步骤(3)中，所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值ej ref可以通过已有技术产生，比如通过外环功率控制技术和内环电流控制技术生成，也可以通过其他已有的非线性控制技术生成。所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值。 ref是用于控制MMC外部交流侧电压电流特性的信号，对本专利技术提出的MMC直流电压波动抑制方法不产生影响，但由于ej &是保证MMC正常运行的基础，因此在生成最后的桥臂电压参考值&和时，还必须考虑此信号。需要特别说明的是，如果步骤(3)中没有加入本专利技术提出的用于抑制直流电压波动的附加控制信号UdiffDrf，而仅仅只考虑1/2直流母线电压值Ud。/2和交流侧输出电压参考值^ref，即用1/2的直流母线电压值Ud。/2减去换流器交流侧输出电压参考值，得到j相上桥臂电压的参考值；同时用1/2的直流母线电压值Ud。/2加上换流器交流侧输出电压参考值，得到j相下桥臂电压的参考值，并将这两个桥臂电压参考值用于脉宽调制，那么，此时，在交流系统不对称情况下，只能保证MMC交流侧电压和电流达到要求，而直流侧电压和电流中则仍会出现严重的二次谐波，可能会使三相模块化多电平换流器无法正常运行，并产生不必要的损耗和干扰。而本专利技术通过加入用于抑制直流电压波动的附加控制信号UdiffDrf，则可以消除上述情况下直流侧电压和电流中存在的二次谐波。MMC换流器的直流电压在正常情况下不存在二倍频的波动，但当交流系统发生不对称故障的情况下，MMC的直流电压中就会产生二倍频的波动分量。在采用本专利技术的直流电压波动抑制方法后，消除了换流器直流母线电压中的二次谐波，由此二次谐波电压引起的直流母线中的二次谐波电流也同时被消除，从而可以有效防止其传递到对端系统而造成危害。附图说明图1为三相模块化多电平换流器基本结构示意图。图2为本专利技术的三相模块化多电平换流器直流电压波动抑制方法的示意图。图3为本专利技术的用于抑制直流电压波动的附加控制信号的生成过程。图4为未采用本专利技术的抑制方法时，三相模块化多电平换流器直流母线的电压波形的示意图。图5为采用本专利技术的直流电压波动抑制方法后，三相模块化多电平换流器直流母线电压波形的示意图。具体实施例方式以下结合附图和实施例详细描述本专利技术的具体实施方式，但本专利技术不受所述具体实施例所限。如图1所示，三相模块化多电平换流器由a、b、c三相共六个桥臂构成，其中每相均有上下两个桥臂。每个桥臂1分别由一个桥臂串联电感Ltl和N个子模块2级联而成。子模块SMl SMN结构相同，每个子模块2由第一电力电子开关T1、第二电力电子开关T2 (T1, T2选用具有自关断能力的电力电子开关，通常为IGBT、IGCT、GT0等，本实施例采用IGBT)、 与第一电力电子开关反并联的二极管D1、与第二电力本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三相模块化多电平换流器的直流电压波动抑制方法，该三相模块化多电平换流器由三相六个桥臂构成，每个桥臂由一个电感和若干个结构相同的子模块级联而成，每个子模块包括与直流电容串联的第一电力电子开关以及与第一电力电子开关和直流电容并联的第二电力电子开关，所述的直流电压波动抑制方法包括以下步骤：（１）将三相上、下桥臂电压ｕｐｊ、ｕｎｊ相加后除以三，获得三个相单元内部的零序电压ｕｄｉｆｆ０，其中ｊ＝ａ，ｂ，ｃ，分别代表ａ、ｂ、ｃ三相，ｐ表示上桥臂，ｎ表示下桥臂；（２）将所述的零序电压ｕｄｉｆｆ０通过一个带通滤波算法处理后，获得用于抑制直流电压波动的附加控制信号ｕｄｉｆｆｊ＿ｒｅｆ，其中，ｊ＝ａ，ｂ，ｃ，分别代表ａ、ｂ、ｃ三相，这里ａ、ｂ、ｃ三相的附加控制信号相等，即ｕｄｉｆｆａ＿ｒｅｆ＝ｕｄｉｆｆｂ＿ｒｅｆ＝ｕｄｉｆｆｃ＿ｒｅｆ；（３）用１／２的直流母线电压值Ｕｄｃ／２减去步骤（２）中生成的用于抑制直流电压波动的附加控制信号ｕｄｉｆｆｊ＿ｒｅｆ后，再减去所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值ｅｊ＿ｒｅｆ，得到ｊ相上桥臂电压的参考值ｕｐｊ＿ｒｅｆ，其中，ｊ＝ａ，ｂ，ｃ，分别代表ａ、ｂ、ｃ三相；用１／２的直流母线电压值Ｕｄｃ／２减去步骤（２）中生成的用于抑制直流电压波动的附加控制信号ｕｄｉｆｆｊ＿ｒｅｆ后，再加上所述的三相模块化多电平换流器交流侧输出电压参考值ｅｊ＿ｒｅｆ，得到ｊ相下桥臂电压的参考值ｕｎｊ＿ｒｅｆ，其中，ｊ＝ａ，ｂ，ｃ，分别代表ａ、ｂ、ｃ三相；（４）由步骤（３）得到的ｊ相上、下桥臂电压参考值ｕｐｊ＿ｒｅｆ和ｕｎｊ＿ｒｅｆ，通过脉宽调制后生成触发脉冲，以控制相应桥臂上各个子模块电力电子开关的开通与关断，使得桥臂电压的实际值与桥臂电压的参考值相同。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐政，屠卿瑞，薛英林，唐庚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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