一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法。包括：采集負載側交流電壓和交流電流；基于瞬時功率理論計算負載側諧波電流瞬時值；諧波電流瞬時計算值經閉環調節得到附加控制電壓指令；將附加控制電壓指令與功率控制電壓指令相加，作為模塊化多電平換流器的電壓控制指令；重新采集負載側交流電壓和交流電流。本發明可在不加裝濾波器的情況下有效減小諧波源對所接交流系統造成的諧波污染，提高電網電能質量，提高系統穩定性和可靠性。
【專利說明】—種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子【技術領域】，尤其涉及模塊化多電平換流器的控制技術。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，現有電網結構已不能滿足經濟增長的需要，迫切需要對現有交流電網進行升級改造。而柔性直流輸電以其有功無功獨立調節、無源供電能力以及易于構建直流電網等特點，在區域電網的互聯以及城市中心負荷的電力輸送等方面將發揮越來越重要的作用。另外，柔性直流輸電采用地埋式直流電纜，無交變電磁場、無油污染，可以在無電磁干擾及不影響城市市容的情況下，完成城市電網的增容改造，滿足城市中心負荷的需求和環保節能的要求。
[0003]當軋鋼廠等諧波源負荷采用交流和模塊化多電平柔性直流輸電雙電源供電時，由于其本身產生的諧波不僅會對交流系統產生諧波污染，也會影響模塊化多電平換流器的安全穩定運行。若加裝濾波器，則會增加額外投入，經濟性差。
[0004]為減小諧波源對交流系統諧波污染，降低其對模塊化多電平換流器的影響，需要一種既能減小諧波源對交流系統的諧波污染，又不需額外裝設濾波器的方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，該方法既能減小諧波源對交流系統的諧波污染，又不需額外裝設濾波器。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現:
[0007]—種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，所述的模塊化多電平換流器是柔性直流輸電系統中的一個或多個換流站，所述的附加功能是通過一定的控制方法使得模塊化多電平換流器在傳輸有功功率和無功功率的同時，具有有源濾波器的功能。其特征是所述方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:采集負載側交流電壓和交流電流；
[0009]步驟2:計算負載側諧波電流瞬時值；
[0010]步驟3:諧波電流瞬時計算值經閉環調節得到附加控制電壓指令；
[0011]步驟4:將附加控制電壓指令與功率控制電壓指令相加，作為模塊化多電平換流器的電壓控制指令；
[0012]步驟5:返回步驟I。
[0013]所述模塊化多電平換流器是多端柔性直流輸電系統中的一個或多個換流站。
[0014]所述與模塊化多電平換流站相連的其它換流站交流側為強系統。
[0015]所述附加功能為有源濾波功能。
[0016]所述步驟2基于瞬時功率理論進行諧波電流瞬時值的計算。
[0017]所述附加功能控制采用閉環控制方法。
[0018]所述通過附加功能控制方法，模塊化多電平換流器可兼具有源濾波器的功能，實時補償負載諧波。
[0019]所述當系統中包括多個模塊化多電平換流器時，多個換流器可分別采用附加功能控制方法補償各自負載諧波電流，互不影響。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0021](I)本發明提供的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，可以大大減小諧波源對所接交流系統造成的諧波污染，提高電網電能質量。
[0022](2)本發明提供的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，基于瞬時功率理論計算諧波電流瞬時值，可實時補償負載諧波。
[0023](3)本發明提供的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，不需加裝濾波器，降低系統運行成本，經濟性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為軋鋼廠雙電源供電時電網結構圖。
[0025]圖2是本發明的控制結構框圖。
[0026]圖3為仿真波形.[0027]圖4為附加控制電壓指令圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖及【具體實施方式】對發明的技術方案進行詳細說明。
[0029]本發明所述的一種 用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，所述的模塊化多電平換流器是柔性直流輸電系統中的一個或多個換流站，所述的附加功能是通過一定的控制方法使得模塊化多電平換流器在傳輸有功功率和無功功率的同時，具有有源濾波器的功能。
[0030]本發明以軋鋼廠為諧波源負荷，采用兩端模塊化多電平柔性直流輸電為例，進行發明方法的詳細闡述。軋鋼廠采用交流和模塊化多電平柔性直流輸電雙電源供電時，電網結構如附圖1所示。軋鋼廠通過變壓器Ts從交流系統ACl直接取電，通過模塊化多電平換流站MMCl和MMC2從交流系統AC2取電，實現雙電源供電。其中，Qs為軋鋼廠與交流系統ACl之間的隔離開關和斷路器，QU Q2分別為兩端模塊化多電平柔性直流輸電系統與軋鋼廠和交流系統AC2相連的隔離開關及斷路器，Tl、T2分別為兩端模塊化多電平柔性直流輸電系統與軋鋼廠和交流系統AC2相連的換流變壓器，QDU QD2分別為模塊化多電平換流器MMCl和MMC2直流側隔離開關，Udcl、Udc2分別為模塊化多電平換流器MMCl和麗C2直流側電壓，模塊化多電平換流器MMC2交流側串聯充電電阻，所述充電電阻并聯旁路開關QP2。
[0031]本發明提供的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法包括:
[0032]( I)采集負載側交流電壓和交流電流；
[0033]采集軋鋼廠出口處交流電壓瞬時值vla、vlb> Vlc和交流電流瞬時值ila、ilb、ilc。
[0034](2)計算負載側諧波電流瞬時值；
[0035]Ca)采用 abc — α β 坐標變換,將 vla、vlb> Vlc 和 ila、ilb、ilc 分別變換為 ν1α、V10和 i I α、i I g ;
[0036](b)基于瞬時無功理論計算瞬時有功功率p' I和瞬時無功功率V i，其中P 1-1l a vI a ~*~il g vI g ? Q l_il β vI α _il α v1 β ;
[0037](C)Pi ρ q' I經高通濾波器，得瞬時諧波有功功率P1和無功功率Q1 ;..vIaP1-vWfI1..V,+Vlaq,
[0038](d)計算諧波電流瞬時值 i' ia、i' lg，其中
【權利要求】
1.一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，所述的模塊化多電平換流器是柔性直流輸電系統中的一個或多個換流站，其特征在于，所述模塊化多電平換流器在傳輸有功功率和無功功率的同時，還具有有源濾波器的功能，實時補償負載諧波；控制方法包括以下步驟: 步驟1:采集負載側交流電壓和交流電流； 步驟2:計算負載側諧波電流瞬時值； 步驟3:諧波電流瞬時計算值經閉環調節得到附加控制電壓指令； 步驟4:將附加控制電壓指令與功率控制電壓指令相加，作為模塊化多電平換流器的電壓控制指令； 步驟5:返回步驟I。
2.根據權利要求1所述的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，其特征在于，所述步驟2基于瞬時功率理論進行諧波電流瞬時值的計算。
3.根據權利要求1所述的一種用于模塊化多電平換流器的附加功能控制方法，其特征在于，當系統中包括多個模塊化多電平換流器時，多個換流器可分別采用附加功能控制方法補償各自負載諧波電流，互不影響。
【文檔編號】H02J3/01GK103730898SQ201310642768
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】饒宏, 陳名, 許樹楷, 岳偉, 易榮, 翁海清, 劉小勇, 馮其塔, 張海濤 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司, 榮信電力電子股份有限公司