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期刊號： CN32-1800/TM| ISSN1007-3175

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交流不對稱故障下MMC-HVDC系統(tǒng)的故障穿越控制研究

來源：電工電氣發(fā)布時間：2022-01-20 14:20 瀏覽次數(shù)：562

交流不對稱故障下MMC-HVDC系統(tǒng)的故障穿越控制研究

張利1，牛沖宣1，周春雨1，劉慶邦2
(1 中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院有限公司，陜西 西安 710075；
2 西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049)
 
    摘 要：MMC-HVDC 系統(tǒng)中交流電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障會導(dǎo)致三相電壓不平衡，進而產(chǎn)生正負序分量影響系統(tǒng)的控制性能，嚴重時甚至引起換流站閉鎖。介紹了 MMC-HVDC 系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理以及數(shù)學(xué)模型。在分析交流不對稱故障下系統(tǒng)運行特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計了適用于交流不對稱工況的 MMC 負序電流抑制器，用以抑制交流不對稱故障下?lián)Q流站的負序電流，并對此時系統(tǒng)直流側(cè)電壓存在二倍頻波動的問題進行分析，提出了兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的 PI 解耦控制來實現(xiàn)對直流側(cè)電壓二倍頻分量的抑制，使系統(tǒng)在交流不對稱故障下具備故障穿越能力。在 PSCAD/EMTDC 建立仿真模型，驗證了所提出的故障穿越控制策略的有效性。
    關(guān)鍵詞：柔性直流輸電；模塊化多電平換流器；交流不對稱故障；負序電流抑制；電壓二倍頻波動抑制；故障穿越控制
    中圖分類號：TM72     文獻標識碼：A     文章編號：1007-3175(2022)01-0001-07
 
Research on Fault Ride-Through Control Method of MMC-HVDC
System Under AC Asymmetrical Faults
 
ZHANG Li1, NIU Chong-xuan1, ZHOU Chun-yu1, LIU Qing-bang2
（1 Northwest Electric Power Design Institute Co., Ltd. of China Power Engineering Consulting Group, Xi'an 710075, China;
2 School of Electrical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China）
 
    Abstract: Asymmetrical faults in the AC grid in the MMC-HVDC system will lead to unbalanced three-phase voltages, and then produce positive and negative sequence components that affect the control performance of the system, and even cause the converter station to lock up in severe cases.This article introduces the topological structure, working principle and mathematical model of the MMC-HVDC system.Based on the analysis of the operating characteristics of the system under AC asymmetric faults, design MMC negative sequence current,suppression, controller, which is suitable for AC asymmetric conditions to suppress the negative sequence current of the converter station under the AC asymmetric faults.The problem of double frequency fluctuations in the DC side voltage of the system is analyzed, and the PI decoupling control under the two-phase rotating coordinate system is proposed to suppress the double frequency component of the DC side voltage, so that the MMC-HVDC system has the fault ride-through capability under AC asymmetry faults. Finally, a simulation model is established in PSCAD/EMTDC, which verifies the effectiveness of the proposed fault ride-through control strategy.
    Key words: flexible DC transmission; modular multilevel converter; AC asymmetric fault; negative sequence current suppression; voltage double frequency fluctuation suppression; fault ride-through control
 
參考文獻
[1] 湯廣福，賀之淵，龐輝. 柔性直流輸電工程技術(shù)研究、應(yīng)用及發(fā)展[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2013，37(15) ：3-14.
[2] 李巖，羅雨，許樹楷，等. 柔性直流輸電技術(shù)：應(yīng)用、進步與期望[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，9(1) ：7-13.
[3] LESNICAR A, MARQUARDT R.An innovative modular multilevel converter topology suitable for a wide power range[C]//Power Tech Conference IEEE，2004.
[4] 楊曉峰，林智欽，鄭瓊林，等. 模塊組合多電平變換器的研究綜述[J] . 中國電機工程學(xué)報，2013，33(6) ：1-15.
[5] TAYLOR C W, MITTELSTADT W A, LEE T N, et al.Single-pole switching for stability and reliability[J].IEEE Transactions on Power Systems，1986，1(2) ：25-36.
[6] SHI Xiaojie, WANG Zhiqiang, LIU Bo, et al.Steady-State Modeling of Modular Multilevel Converter Under Unbalanced Grid Conditions[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2017，32(9) ：7306-7324.
[7] 董鵬，蔡旭，呂敬. 不對稱交流電網(wǎng)下 MMC-HVDC 系統(tǒng)的控制策略[J] . 中國電機工程學(xué)報，2018，38(16) ：4646-4657.
[8] MOON J W, PARK J W, KANG D W, et al.A control method of HVDC modular multilevel converter based on arm current under the unbalanced voltage condition[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2015，30(2) ：529-536.
[9] 歐朱建，王廣柱. 電網(wǎng)電壓不對稱工況下模塊化多電平變換器控制策略[J] . 中國電機工程學(xué)報，2018，38(1) ：258-265.
[10] 孫黎，胡峰，馬成廉，等. 基于載波移相的 MMC 逆變器調(diào)制方法研究[J] . 電網(wǎng)與清潔能源，2017，33(10) ：56-62.
[11] 徐政. 柔性直流輸電系統(tǒng)[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，2016.
[12] 屠卿瑞，徐政，管敏淵，等. 模塊化多電平換流器環(huán)流抑制控制器設(shè)計[J] . 電力系統(tǒng)自動化，2010，34(18) ：57-61.
[13] 湯廣福. 基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2009.
[14] 黃偉煌，李明，劉濤，等. 柔性直流輸電受端交流側(cè)故障下的控制策略[J] . 南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，9(5) ：27-31.
[15] 管敏淵，徐政，潘武略，等. 電網(wǎng)故障時模塊化多電平換流器型高壓直流輸電系統(tǒng)的分析與控制[J].高電壓技術(shù)，2013，39(5) ：1238-1245.
[16] 魏澤. MMC-HVDC 的環(huán)流抑制策略研究[D] . 南寧：廣西大學(xué)，2020.
[17] 陳和洋，郭峰，葉榮. 不對稱交流電網(wǎng)下 MMC-HVDC 系統(tǒng)諧波分析[J] . 電器與能效管理技術(shù)，2021(3) ：68-75.
[18] DU C, SANNINO A, BOLLEN M H J.Analysis of response of VSC-based HVDC to unbalanced faults with different control systems[C]//2005 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition: Asia and Pacific，2005.
[19] CHEN D, ZHANG J, QIAN Z.An improved repetitive control scheme for grid-connected inverter with frequency-adaptive capability[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2013，60(2) ：814-823.
[20] 王蕊， 王斌， 萬杰星. 模塊化多電平換流器 (MMC) 調(diào)制方法綜述[J] . 電器與能效管理技術(shù)，2017(8) ：43-47.
[21] 屠卿瑞，徐政，鄭翔，等. 一種優(yōu)化的模塊化多電平換流器電壓均衡控制方法[J] . 電工技術(shù)學(xué)報，2011，26(5) ：15-20.