[发明专利]柔性直流输电综合损耗计算方法

说明书

本发明涉及一种柔性直流输电综合损耗计算方法，属于柔性直流输电领域。包括换流阀损耗、换流变压器损耗、电抗器损耗、滤波器损耗。其中，换流器功率损耗主要由其开关器件（IGBT）及其反并联二极管造成，主要包括：IGBT通态损耗、IGBT开关损耗、二极管通态损耗和二极管反向恢复损耗。本发明填补了柔性直流输电综合损耗的空白，提出了一套相对完整的损耗计算方法。该方法的计算结果合乎工程实际要求，对实际的工程应用具有指导意义。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，特别涉及一种柔性直流输电综合损耗计算方法。

背景技术

我国电网已步入特高压、大型互联电网的时代，全国性的电网互联要求电力工业需要采用更加灵活、经济、环保的输配电方式来迎接技术、经济与环境方面的挑战，于是对先进电力电子装置的需求也变得日益迫切。采用全控型电力电子器件的电压源换流器型直流输电的技术优势使其在可再生能源并网、无源网络供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域都发挥了积极作用，并在近些年取得了很大发展。

柔性直流输电系统损耗的大小是直流输电运行商比较关心的问题之一，损耗的大小会受到系统控制策略的影响，并严重影响着直流输电系统的长期运行成本。在系统的各类损耗中，换流器的损耗所占比重最大，于是换流器的损耗计算成为了柔性直流输电技术的重要研究内容。现有的损耗计算采用平均值的方法，无法详细计入开关器件的动态特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性直流输电综合损耗计算方法，解决了现有技术存在的上述问题，填补了柔性直流输电综合损耗的空白，提出了一套相对完整的损耗计算方法。该方法的计算结果合乎工程实际要求，对实际的工程应用具有指导意义。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

柔性直流输电综合损耗计算方法，每个换流站均包含多个阀，每个阀又由多个电压源换流器阀级构成，因此先对每个阀级的损耗进行计算，再加起来得到所有阀的总损耗；换流阀损耗即IGBT和二极管的损耗，包括通态损耗、开通损耗和关断损耗；换流器功率损耗由其开关器件IGBT及其反并联二极管造成，包括：IGBT通态损耗、IGBT开关损耗、二极管通态损耗和二极管反向恢复损耗；直流侧电抗器包括平波电抗器和共模抑制电抗器，直流侧电抗器总运行损耗等于直流电流损耗、谐波电流损耗和铁芯励磁损耗之和；柔性直流输电系统中的滤波器分为交流滤波器和直流滤波器两大类，所产生的损耗包括电容损耗、电抗损耗和电阻损耗。

(1)通态损耗

对于开关器件的通态损耗可以由下面公式计算：

式中：Uc(t)为工作电流为Ic(t)时开关器件IGBT的通态压降；τ(t)为脉冲函数，开关器件开通τ＝1，关断τ＝0；T0为工频周期；Φ为开关器件在一个工频周期内导通且有电流流过的时间；

记Esw为工作电流为Ic时IGBT在一次开关过程中所产生的开关损耗，Esw可通过开关器件手册Esw—Ic曲线得到；IGBT开关损耗可以表示为