[发明专利]MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法

说明书

本发明涉及一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，首先确定待预测系统的主回路参数；然后分析MMC稳态下偏置电流特性，得到MMC稳态下交流侧偏置电流的特性表达式；最后分析桥臂参数不对称下的偏置电流特性，得到桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流。本发明能够有效预测交流侧的直流电流。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，特别是一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法。

背景技术

直流输电技术被广泛应用及带来巨大经济效益的同时，也产生了一定技术和管理上的新问题，给交直流系统的运行带来新的挑战。其中，直流偏磁便是当前电力系统发展面临的新问题。所谓直流偏磁，是指某种原因出现的直流分量导致铁磁材料直流磁化直至饱和。因此，在电力系统中，诸如电力变压器、电流互感器等基于电磁感应原理设计，由铁芯构成主要磁通的电力设备都会受到直流偏磁问题的影响。

实际投入运行的VSC-HVDC项目采用的拓扑结构主要有两电平、三电平及模块化多电平拓扑结构。其中，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)可以较好解决两电平和三电平换流器存在的固有缺陷，而且具有损耗低，输出电压谐波小等优点，备受业界的关注。不过，现有的偏磁模型针对的是传统输电工程中，单极大地回线运行以及太阳黑子运动产生磁暴这两种偏磁来源。而实际工程中，由于制造工艺、制造材料、运行工况等众多因素，MMC上、下桥臂参数会存在不完全对称的问题，也会引发交流侧电流的直流偏置，导致变压器的直流偏磁。随着系统运行年限的增加，桥臂参数的变化程度增大，因此这种情况下的偏磁问题是长期存在且会随着时间愈发严重，然而现有技术中却没有针对MMC-HVDC系统桥臂参数不对称下的情况提出有效的直流偏置电流预测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，能够有效预测交流侧的直流电流。

本发明采用以下方案实现：一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，包括以下步骤：

确定待预测系统的主回路参数；

根据待预测系统的主回路参数，采用式(1)计算桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流：

式中，I_{vj_0}表示桥臂参数不对称情况下的j相的交流侧直流偏置电流；U_dc表示直流侧电压，R_pj表示第j相上桥臂的等效电阻，R_nj表示第j相下桥臂的等效电阻；其中，

式中，N表示每个桥臂上的子模块数量，L_pj表示第j相上桥臂的桥臂电感，ω表示电网角频率，C表示子模块中的电容，L_nj表示第j相下桥臂的桥臂电感。

进一步地，采用以下步骤得到式(1)：

步骤S1：分析MMC稳态下偏置电流特性，得到MMC稳态下交流侧偏置电流的特性表达式；

步骤S2：分析桥臂参数不对称下的偏置电流特性，并根据步骤S1得到的MMC 稳态下交流侧偏置电流的特性表达式，得到桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：根据基尔霍夫电流定律得到，第j相桥臂的电流i_vj满足下式：

i_vj＝i_pj-i_nj；

式中，i_pj表示第j相上桥臂电流，i_nj表示第j相下桥臂电流；