本發明涉及電力系統直流輸電,特別是涉及一種模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制方法。
背景技術:
1、換流器是直流輸電中實現交直流能量雙向變換的核心,其工程應用經歷了電網換相換流器(line-commutated?converter,lcc)和電壓源換流器(voltage-sourceconverter,vsc)兩個階段。在vsc技術中,模塊化多電平換流器(modular?multilevelconverter,mmc)已成為柔性直流輸電的主流拓撲,具備低諧波含量、功率解耦獨立控制、無換相失敗等優勢,同時隨著拓撲的不斷演進與新型功率器件的研發,各種新型直流技術路線逐漸發展。
2、基于igct器件的高倍載模塊化換向式換流器(high-overload?modularcommutated?converter,mcc)在常規直流與柔性直流技術基礎上,其在損耗、體積及器件數量上具有一定優勢。然而,mcc技術中交直流側電壓耦合緊密,直流側電壓難以獨立調節,導致直流側儲能容量難以靈活配置、造價較高,且在直流側故障時交直流側電壓匹配難度高。
3、因此,迫切需要一種對mcc直流側電壓靈活調節的控制技術,以實現mcc交直流側電壓的協調匹配與穩定。
技術實現思路
1、本發明提供一種模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制方法,解決如何提供一種對mcc直流側電壓靈活調節的精準控制技術,以實現mcc交直流側電壓的協調匹配與穩定的問題。
2、為解決上述技術問題,本發明第一方面提供一種模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制方法,所述模塊化換向式換流器包括三個單相變換器,每個所述單相變換器包括交流側的關斷換向橋和直流側的級聯模塊鏈,三個所述單相變換器的直流側串聯以形成公共直流母線;其中,所述方法包括:
3、實時獲取所述交流側的電氣數據,并根據所述電氣數據生成與各所述單相變換器對應的三相正弦參考信號;
4、基于延遲換向觸發機制,通過引入換向延遲角以對所述三相正弦參考信號進行調制,并根據調制結果控制各所述級聯模塊鏈進行電壓合成,得到模塊化換向式換流器的直流側輸出電壓;所述換向延遲角被配置為每一所述單相變換器中的關斷換向橋的橋臂開關觸發時序;
5、獲取所述公共直流母線的實時電流數據,并在判定所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據滿足降壓觸發預設條件時,根據所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據對所述換向延遲角進行動態調整,得到目標延遲角;
6、根據所述目標延遲角重復對所述三相正弦參考信號的調制過程,直至所述降壓觸發預設條件不被滿足為止,以實現對所述模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制。
7、作為其中一種優選方案,所述級聯模塊鏈由若干個子模塊級聯而成,所述子模塊為半橋子模塊或全橋子模塊;所述關斷換向橋包括四個采用igct器件的橋臂。
8、作為其中一種優選方案,所述根據所述電氣數據生成與各所述單相變換器對應的三相正弦參考信號,包括:
9、從所述電氣數據中提取電網基頻及實時相位,以生成與所述電網基頻一致且與各所述單相變換器對應的三相正弦參考信號;所述三相正弦參考信號中的三相基于所述實時相位確定;
10、對所述三相正弦參考信號進行標準化處理,得到處理后的三相正弦參考信號。
11、作為其中一種優選方案,所述基于延遲換向觸發機制,通過引入換向延遲角以對所述三相正弦參考信號進行調制,包括:
12、通過比較器確定所述三相正弦參考信號的正負半周,以生成與所述正負半周同步的初始方波調制信號;
13、在所述初始方波調制信號中引入所述換向延遲角,生成延遲方波調制信號以控制各所述關斷換向橋執行,以翻轉所述三相正弦參考信號的負半周部分,得到三相調制波。
14、作為其中一種優選方案,所述根據調制結果控制各所述級聯模塊鏈進行電壓合成,得到模塊化換向式換流器的直流側輸出電壓,包括:
15、基于所述三相調制波,控制各所述級聯模塊鏈中所述子模塊的投切數量,得到三相移相電壓;
16、將所述三相移相電壓在所述直流側進行串聯疊加,合成一直流電壓以作為所述模塊化換向式換流器的直流側輸出電壓。
17、作為其中一種優選方案,所述在判定所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據滿足降壓觸發預設條件時,包括:
18、在所述直流側輸出電壓小于預設電壓數據時,判定所述直流側輸出電壓滿足降壓觸發預設條件,或在所述實時電流數據大于預設電流數據時,判定所述實時電流數據滿足降壓觸發預設條件。
19、作為其中一種優選方案,所述根據所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據對所述換向延遲角進行動態調整,得到目標延遲角,包括:
20、根據所述直流側輸出電壓和所述預設電壓數據確定電壓差值,根據所述實時電流數據和所述預設電流數據確定電流差值,并以所述電壓差值或所述電流差值為輸入,通過pi控制器進行比例-積分運算,得到動態補償量;
21、通過所述動態補償量對所述換向延遲角進行調整,得到所述目標延遲角。
22、本發明第二方面提供了一種模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制系統,所述模塊化換向式換流器包括三個單相變換器,每個所述單相變換器包括交流側的關斷換向橋和直流側的級聯模塊鏈,三個所述單相變換器的直流側串聯以形成公共直流母線;其中,所述系統包括:
23、信號生成模塊,用于實時獲取所述交流側的電氣數據,并根據所述電氣數據生成與各所述單相變換器對應的三相正弦參考信號;
24、電壓合成模塊,用于基于延遲換向觸發機制,通過引入換向延遲角以對所述三相正弦參考信號進行調制,并根據調制結果控制各所述級聯模塊鏈進行電壓合成,得到模塊化換向式換流器的直流側輸出電壓;所述換向延遲角被配置為每一所述單相變換器中的關斷換向橋的橋臂開關觸發時序;
25、延遲角調整模塊,用于獲取所述公共直流母線的實時電流數據,并在判定所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據滿足降壓觸發預設條件時,根據所述直流側輸出電壓或所述實時電流數據對所述換向延遲角進行動態調整,得到目標延遲角;
26、迭代降壓模塊,用于根據所述目標延遲角重復對所述三相正弦參考信號的調制過程,直至所述降壓觸發預設條件不被滿足為止,以實現對所述模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制。
27、本發明第三方面提供了一種電子設備,包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中且被配置為由所述處理器執行的計算機程序,所述處理器執行所述計算機程序時實現如上述所述的模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制方法。
28、本發明第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質,所述計算機可讀存儲介質包括存儲的計算機程序,其中,所述計算機可讀存儲介質所在設備執行所述計算機程序時,實現如上述所述的模塊化換向式換流器的交直流電壓協調匹配控制方法。
29、相比于現有技術,本發明實施例的有益效果在于:
30、通過動態調整換向延遲角,可直接改變三相調制波的正負半周占空比,進而精確控制三相疊加后的直流分量幅值,解決了mcc交直流側電壓耦合導致直流電壓難以獨立調節的問題;控制邏輯基于三相正弦參考信號+方波調制的架構,無需額外配置復雜控制器,響應快速且易于實現,實現了mcc交直流側電壓的協調匹配與穩定;提升了模塊化換向式換流器的運行靈活性和經濟性,具有一定的工程應用前景。