一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法
【專利摘要】本發明提供一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，當發生交流系統接地故障時，通過檢測換流器交流側的零序電壓或者直流側的零序電壓，當檢測出的零序電壓大于一定值V0ref時，可以提升換流器的直流側電壓到一定值Udc0，從而使換流器交流側產生合適的參考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調制，抑制直流電壓的波動。
【專利說明】
一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電力系統柔性直流輸電技術領域，具體涉及一種電壓源換流器控制零 序電壓的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 柔性直流輸電采用電壓源型換流器，可以獨立、快速控制系統的有功功率和無功 功率，從而提尚系統的穩定性，抑制系統頻率和電壓的波動，提尚并網交流系統的穩態性 能。
[0003] 對于不接地、高阻或經消弧線圈閥側接地換流站，若交流系統出現單相接地故障， 則故障站將會產生零序電壓，交流系統的非故障相電壓有可能變為原來的V3倍。此時若保 持直流電壓不變，則產生的參考波可能達不到額定相電壓的V3倍，發生過調制現象，且引起 直流側電壓波動，并導致與直流電網相連的其他非故障換流站出現與故障站類似的零序電 壓。對柔性直流輸電系統的安全運行產生不利的影響。
[0004] 目前，Song Hong-Seok等人的 "Dual current control scheme for PWM converter under unbalance input voltage conditions"（ IEEE Transcation on Industial Electronics . 1999,46(5): 953-959)針對不對稱故障，分別進行負序電壓前饋 和雙序電流內環控制，但只能抑制負序電流。陳海榮博士論文"交流系統故障時VSC-HVDC系 統的控制與保護策略研究"正負序不對稱故障進行了詳細的推導，在采用雙序電流環的基 礎上，負序電流的參考值又分抑制交流側負序和抑制直流側二倍頻，但這兩個目標不能同 時實現。以上推到計算只針對負序進行控制，而對于本站故障時零序電壓傳導到對站，抑制 非故障站零序電壓并未進行分析研究。
[0005] 因而，有必要尋找一種電壓源換流器控制零序電壓的方法和相應裝置，通過檢測 交流側的零序電壓，提升直流側電壓，產生合適的參考波，與交流電壓匹配，來控制零序電 壓，抑制直流電壓的波動，保證柔性直流輸電系統的穩定安全運行。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于針對現有技術不足，提供一種電壓源換流器控制零序電壓的方 法，通過檢測交流側或者直流側的零序電壓，提升直流側電壓，產生合適的參考波，與交流 電壓匹配，來控制故障站參考波的過調制，抑制直流電壓的波動。保證柔性直流輸電系統的 穩定安全運行。
[0007] 為了達成上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0008] 通過檢測換流器交流側的零序電壓，當零序電壓大于一定值VQref時，可以提升換 流器的直流側電壓到一定值U dcQ，從而使換流器交流側產生合適的參考波，與交流電壓匹 配，來控制故障站參考波的過調制，抑制直流電壓的波動。提升直流電壓，有兩種方法:通過 提升子模塊的電容電壓到一定值U。。，來實現提升換流器直流電壓的目的;通過投入更多的 冗余子模塊，來實現提升換流器直流電壓的目的。
[0009] 采用上述方案后，本發明的有益效果為：
[0010] (1)本發明提供的電壓源換流器控制零序電壓的方法，可以控制故障站參考波的 過調制，減小直流側電壓波動，使本站的故障對其他非故障站的不利影響降低到最小，保證 柔性直流輸電系統的穩定安全運行。
【附圖說明】
[0011] 圖1電壓源型換流器組成的直流系統示意圖；
[0012]圖2控制零序電壓的不意圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下將結合附圖及具體實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0014] 本發明提供一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，當發生交流系統接地故障 時，通過檢測換流器交流側的零序電壓或者直流側的零序電壓，當檢測出的零序電壓大于 一定值V Qref時，可以提升換流器的直流側電壓到一定值UdcO,從而使換流器交流側產生合適 的參考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調制，抑制直流電壓的波動。
[0015] 按照本發明中的權利要求1所述方法，對圖1所示的電壓源型換流器的零序電壓控 制進行說明：
[0016] (1)檢測零序電壓，當零序電壓度大于一定值Vow時，則認為出現故障，定直流電 壓控制站開始提升直流電壓到Udd)，直流電壓滿足關系式Udd)>2U m，其中Um為電壓源換流器交 流側非故障相的電壓峰值，控制零序電壓的示意圖如圖2所示；
[0017] ⑵直流電壓由額定值UdcN提升到UdcQ，可通過把子模塊電容電壓由UcN提升到U c0來 實現，其中 UC0 = UC/VX^·，
[0018] (3)直流電壓由額定值UdcN提升到Udco,也可以通過投入的子模塊個數由原來的n N 個提升到no個來實現，其^
[0019] (4)當定直流電壓站把直流電壓提升后，與其相連的非定直流電壓站需要把子模 塊電容電壓提升或者投入的子模塊個數提升，提升數值如(2)和(3)。
[0020] 作為具體實施例中的進一步優選方案，所述零序電壓的計算可通過交流三相電壓 相加后除以3得到，也可以通過直流正負極電壓相加除以2得到，零序電壓故障定值V Qref的 取值范圍為〇. lpu〈V〇ref〈l .Opu。
[0021] 作為具體實施例中的進一步優選方案，直流側電壓提升值滿足關系式Udc；()>2Um，其 中1^為非故障相相電壓峰值。
[0022] 作為具體實施例中的進一步優選方案，當兩個或兩個以上換流器組成直流輸電系 統時，當某個換流站首先檢測到零序電壓后，通過站間通訊告知其他換流站，定直流電壓站 提升直流側電壓，定功率站的子模塊電壓或者投入的子模塊個數匹配直流側電壓；
[0023] 其中，子模塊電壓的定值為Uc^
其中，Um為故障前的子模塊電 壓，UdcN為故障前的直流電壓；
[0024] 投入的子模塊個數為no
其中，πν為故障前投入的子模塊個數，UdcN 為故障前的直流電壓。
[0025]作為具體實施例中的進一步優選方案，換流器的子模塊結構包括半橋MMC、全橋 MMC或類全橋MMC結構。
[0026]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是 按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍 之內。
【主權項】
1. 一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，當發生交流系統接地故障 時，通過檢測換流器交流側的零序電壓或者直流側的零序電壓，當檢測出的零序電壓大于 定值Vo ref時，可以提升換流器的直流側電壓到定值Udco,從而使換流器交流側產生合適的參 考波，與交流電壓匹配，來控制故障站參考波的過調制，抑制直流電壓的波動。2. 如權利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，所述零 序電壓的計算可通過交流三相電壓相加后除以3得到，也可以通過直流正負極電壓相加除 以2得至Ij，零序電壓故障定值Vo ref的取值范圍為0.1pu〈VQref〈 1.0 pu。3. 如權利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，直流側 電壓提升值滿足關系式Udc;()>2Um，其中Um為非故障相相電壓峰值。4. 如權利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，提升換 流器直流電壓的方法為，提升子模塊的電容電壓到定值1]。0ζ中Um為故 障前的子模塊電壓，Udc=N為故障前的直流電壓。5. 如權利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，提升換 流器直流電壓的方法為，投入更多的冗余子模塊，投入子模塊個數提升至no，^中伽為故障前投入的子模塊個數，Udc^故障前的直流電壓。6. 如權利要求1所述的一種電壓源型換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，當兩個 或兩個以上換流器組成直流輸電系統時，當某個換流站首先檢測到零序電壓后，通過站間 通訊告知其他換流站，定直流電壓站提升直流側電壓，定功率站的子模塊電壓或者投入的 子模塊個數匹配直流側電壓； 其中，子模塊電壓的定值為U。。，= 其中，UciN為故障前的子模塊電壓，UdJ 為故障前的直流電壓； 投入的子模塊個數為no，％ _=_?% χ 其中，m為故障前投入的子模塊個數，Udc=N為故 障前的直流電壓。7. 如權利要求1所述的一種電壓源換流器控制零序電壓的方法，其特征在于，換流器的 子模塊結構包括半橋MMC、全橋MMC或類全橋MMC結構。
【文檔編號】H02J3/36GK105896584SQ201610249955
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】王柯, 李鋼, 盧宇, 董云龍, 魯江, 胡兆慶, 姜田貴
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司