楊 峰，徐習(xí)東，裘愉濤

(1.浙江大學(xué), 浙江 杭州 310027；2.浙江省電力公司，浙江 杭州 310007)

交流電壓不對(duì)稱下柔性直流配網(wǎng)換流站功率傳輸極限研究

楊 峰1，徐習(xí)東1，裘愉濤2

(1.浙江大學(xué), 浙江 杭州 310027；2.浙江省電力公司，浙江 杭州 310007)

為了維持直流配網(wǎng)中直流電壓的穩(wěn)定，需要換流器在交流電壓不對(duì)稱時(shí)消除傳輸功率的二倍頻波動(dòng)。分析了交流電壓不對(duì)稱下?lián)Q流器的不平衡控制策略。由于換流器過(guò)流能力限制，換流站的傳輸功率極限受不對(duì)稱電壓影響，推導(dǎo)了交流側(cè)傳輸功率極限解析式。針對(duì)直流側(cè)功率極限解析式難以求得的問(wèn)題，提出了直流側(cè)功率極限的數(shù)值計(jì)算方法。最后通過(guò)電磁暫態(tài)仿真軟件 PSCAD/EMTDC 對(duì)交流電網(wǎng)不對(duì)稱下?lián)Q流器傳輸功率極限進(jìn)行了驗(yàn)證。功率極限值的給定，為合理分配多端直流配電網(wǎng)各端的功率，維持直流電壓穩(wěn)定提供了參考。

功率傳輸極限；交流電壓不對(duì)稱；柔性直流配網(wǎng)；電壓源換流器；不平衡控制

0 引言

柔 性 直 流 配網(wǎng) 是基 于 電壓 源換 流 器(Voltage Source Converter，VSC)的新興配網(wǎng)技術(shù)[1-6]。柔性直流配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，交流電壓不對(duì)稱情況時(shí)有發(fā)生。當(dāng)交流電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障或交流配網(wǎng)因負(fù)載不對(duì)稱導(dǎo)致交流電壓不對(duì)稱時(shí)，換流站交流側(cè)電壓將包含負(fù)序分量，不經(jīng)控制，會(huì)引起直流側(cè)電壓和功率的二倍頻(100 Hz)波動(dòng)[7]。直流配網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以隔離交流側(cè)故障對(duì)直流側(cè)的影響，為此需要設(shè)計(jì)電壓源換流器的不平衡控制策略[8-15]。這些控制策略以消除功率波動(dòng)、維持直流電壓穩(wěn)定為目標(biāo)，其核心是間接電流控制[16]，即利用瞬時(shí)功率理論計(jì)算出一組正、負(fù)序電流參考值，控制換流器在不平衡條件下跟蹤輸出這組電流來(lái)消除瞬時(shí)功率中的波動(dòng)分量，達(dá)到穩(wěn)定直流電壓的目的。

然而，換流器的過(guò)流能力有限，當(dāng)交流系統(tǒng)負(fù)序分量較大時(shí)，上述控制器一旦受過(guò)流能力限制，將無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤參考電流，導(dǎo)致輸出功率波動(dòng)。實(shí)際上當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相間金屬性故障時(shí)，換流器不能無(wú)波動(dòng)地傳輸任何有功功率[17]?？紤]更一般的交流電壓不對(duì)稱情況，換流器能夠傳輸?shù)挠泄β蚀嬖谝粋€(gè)極限值，該值與電網(wǎng)電壓不對(duì)稱情況及過(guò)流限值存在復(fù)雜的關(guān)系。

為此，本文分析了已有的不平衡控制策略，考慮 VSC 過(guò)流能力的限制，研究了不同的交流不對(duì)稱條件下，換流站的交直流兩側(cè)功率輸出極限值。只要控制換流器傳輸功率低于該極限值，就可以消除交流側(cè)不對(duì)稱電壓對(duì)直流側(cè)的影響，為合理分配交直流混合配電網(wǎng)中各換流站功率，維持直流電壓的穩(wěn)定提供了參考。

1 交流電壓不對(duì)稱下 VSC 功率控制

1.1 功率分析

VSC換流站系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其中R和L表示交流側(cè)等效電阻和換流電感，C表示直流側(cè)電容，表示換流站交流系統(tǒng)電壓，表示換流站交流出口側(cè)電壓，表示直流電壓。

圖1 VSC 換流站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig. 1 Topological structure of VSC

根據(jù)文獻(xiàn)[8-11]推導(dǎo)，交流電壓不對(duì)稱情況下的系統(tǒng)側(cè)和換流電抗上的功率組成如式(1)和式(2)所示。

1.2 不平衡控制策略

由于電流控制的維度限制，通常在設(shè)計(jì) VSC 控制器時(shí)只控制(1)式中的其具體表達(dá)式為

式中：Ps為交流系統(tǒng)總功率；為等效換流阻抗上消耗的功率；為交流側(cè)傳輸?shù)綋Q流器的功率，若不考慮換流器損耗，等于換流器傳輸?shù)街绷鱾?cè)的功率；為直流負(fù)載功率。由式(4)可知，在穩(wěn)定的直流負(fù)荷條件下，為了維持直流電壓的穩(wěn)定，需保證無(wú)波動(dòng)。

交流系統(tǒng)不對(duì)稱時(shí)，VSC的不平衡控制通常采用正負(fù)序分離的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其基本思想如圖2所示。

圖2 VSC 不平衡控制策略Fig. 2 Unbalanced control strategy of VSC

首先根據(jù)控制需要設(shè)計(jì)外環(huán)控制器，若電壓矩陣可逆，則按式(5)計(jì)算出消除波動(dòng)所需的參考電流指令值組合。然后將這組電流指令作為內(nèi)環(huán)電流控制器的輸入，最后結(jié)合換流器數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生觸發(fā)脈沖控制換流器交流側(cè)出口電壓，實(shí)現(xiàn)各自控制目標(biāo)。

圖2中外環(huán)控制器用來(lái)控制有功、無(wú)功或者直流電壓，如圖3 所示，其輸出為和的參考值。功率中的波動(dòng)相和的參考值給定有 2 種情況：若不考慮換流阻抗上的波動(dòng)，則兩者都設(shè)為0；若考慮環(huán)流阻抗，則將其設(shè)為換流阻抗上的波動(dòng)量和

內(nèi)環(huán)電流控制包括線性控制和非線性控制，其中以雙矢量電流控制(Dual vector current control, DVCC)最為常用，它包含 PI控制器、交叉解耦和電壓前饋控制，能實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下 dq軸電氣量解耦，同時(shí)在消除控制其中二次諧波分量的影響上效果明顯，本文在仿真建模時(shí)采用這種內(nèi)環(huán)控制器。

圖3 不平衡控制的外環(huán)控制器Fig. 3 Outer loop controllers of unbalanced control

1.3 不平衡控制中的功率波動(dòng)控制

由(3)可得電壓矩陣的行列式為

由式(6)可知，當(dāng)負(fù)序電壓幅值等于正序電壓幅值時(shí)，行列式的值為 0，式(3)中電壓矩陣不可逆，要使波動(dòng)相和為零，則必須令功率指令也為零，即此時(shí)無(wú)法輸出無(wú)波動(dòng)的功率。

當(dāng)三相對(duì)稱系統(tǒng)發(fā)生帶過(guò)渡電阻的相間短路，負(fù)序電壓幅值接近正序電壓時(shí)，式(3)中電壓矩陣可逆，其逆矩陣中存在大數(shù)值的元素，若要保證交流側(cè)電流不越限，同時(shí)使波動(dòng)相和為零，則式必須小于某個(gè)特定值。后文從交流側(cè)電流分析入手，探討的極限值。

2 電網(wǎng)不對(duì)稱時(shí)的交流側(cè)電流分析

2.1 不平衡控制下交流電流幅值表達(dá)式推導(dǎo)

由于電力電子器件過(guò)載能力有限，換流器對(duì)實(shí)際流過(guò) VSC 的三相電流幅值有限流要求。為此，需對(duì)交流電流幅值的表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)。為簡(jiǎn)化模型假設(shè)：

(1) 忽略交流側(cè)電壓與電流的諧波分量；

(2) VSC 通常經(jīng)隔離變壓器接入交流系統(tǒng)，不對(duì)稱故障引起的交流電壓零序量可由變壓器接線方式隔離[18]，因此 VSC 交流側(cè)只存在電流與電壓的正、負(fù)序分量；

根據(jù)假設(shè)，不對(duì)稱的三相交流電壓和經(jīng)不平衡控制后輸出的三相交流電流瞬時(shí)值可表示為

式(7)和式(8)分別按式(10)和式(11)進(jìn)行坐標(biāo)變換得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的四個(gè)電流值

在變量變換過(guò)程中為了保證鎖相不受負(fù)序電壓帶來(lái)的影響，設(shè)計(jì)鎖相環(huán)將相位鎖定在A相正序基波電壓，即式(11)中：

由式(5)和式(8)—式(11)可推得

2.2 交流不對(duì)稱情況對(duì)交流電流幅值的影響分析

將式(14)代入式(13)得到式(15)。由式(15)可知，三相電流幅值與成線性關(guān)系，與成非線性關(guān)系。

Fig. 4 Magnitude of the largest AC current with variound j

3 限流條件下的功率傳輸極限

3.1 交流側(cè)功率極限

考慮到換流站的過(guò)流能力，實(shí)際的 VSC 交流側(cè)輸出電流將受到限制，反過(guò)來(lái)導(dǎo)致交流側(cè)功率傳輸受限，即存在極限值。

由式(13)和式(17)得

式(18)即為考慮了換流器過(guò)流能力限制后，推得的換流器交流側(cè)傳輸?shù)墓β蕵O限與電壓不對(duì)稱條件的關(guān)系。

由前文交流電流曲面圖可知，交流側(cè)輸出功率極限值同樣都出現(xiàn)在j等于的情況。為了求出單個(gè)換流器的功率極限，取φ等于0，做交流系統(tǒng)功率極限值隨和變化的曲面圖，如圖5 所示，其中正序電壓幅值為 10 kV 時(shí)，系統(tǒng)額定功率為 10 MW，交流過(guò)流能力為 1.2 倍額定電流。

由圖5可知，交流側(cè)功率極限隨不對(duì)稱度增大而下降，隨正序電壓幅值下降而下降。當(dāng)交流系統(tǒng)不對(duì)稱度接近1時(shí)或正序電壓很低的情況下，系統(tǒng)幾乎不能無(wú)波動(dòng)地輸送任何有功功率。

圖5 換流器交流側(cè)功率極限值隨和變化曲線圖Fig. 5 Transmission power limit of the AC side with variousand

3.2 直流側(cè)功率極限計(jì)算

判別式1為

判別式2為

圖6 交流電壓不對(duì)稱條件下直流側(cè)功率極限的計(jì)算框圖Fig. 6 Steps for calculating the transmission power limit of the DC side

圖6 中步驟6為一個(gè)矩陣迭代計(jì)算電流參考值的過(guò)程，而迭代方法往往對(duì)初值敏感，初值選取偏離最終解有可能導(dǎo)致迭代結(jié)果發(fā)散或震蕩。為解決這個(gè)問(wèn)題，本文將式(18)計(jì)算得到的功率極限作為迭代計(jì)算的功率初值。

圖7所示為按本文提出的步驟迭代計(jì)算得到的直流側(cè)功率極限隨正序電壓幅值以及不對(duì)稱度變化的曲面圖，系統(tǒng)參數(shù)和過(guò)流條件與 3.1 節(jié)中圖5 算例相同，換流電感 L=5.6 mH，等效電阻其中為考慮環(huán)流阻抗的功率極限值，表示的差，變化范圍為 10~5 kV，變化范圍為 0~0.9。

圖7 直流側(cè)功率極限與交流功率極限對(duì)比Fig. 7 Comparison between transmission power limit of the AC side and that of the DC side

由圖7(a)可知，換流器直流側(cè)傳輸功率極限值隨不對(duì)稱情況的變化趨勢(shì)與交流側(cè)功極限相同，均隨不對(duì)稱度增大而下降，隨正序電壓幅值下降而下降，當(dāng)交流系統(tǒng)不對(duì)稱度接近1時(shí)或正序電壓很低時(shí)，系統(tǒng)幾乎不能無(wú)波動(dòng)地輸送任何有功功率。由圖7(b)可知，大多數(shù)不對(duì)稱電壓情況下，直流側(cè)功率極限位于交流側(cè)功率極限的上方，但也存在后者大于前者的情況。因此，當(dāng)交流電壓不對(duì)稱時(shí)，為保證直流側(cè)功率與電壓穩(wěn)定，需對(duì)換流器的功率進(jìn)行限制，其極限值大小不能僅用式(18)求取，需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)圖6所示的迭代方法求得。

4 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證所推導(dǎo)的不對(duì)稱條件下三相電流幅值表達(dá)式的準(zhǔn)確性，同時(shí)驗(yàn)證限流環(huán)節(jié)對(duì)交流功率傳輸與直流電壓波動(dòng)的影響，建立如圖1 所示的 VSC 換流站系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。其中VSC換流器采用兩電平結(jié)構(gòu)，直流側(cè)根據(jù)戴維南等效用串聯(lián)的直流電壓源與線路阻抗表示。利用電磁暫態(tài)仿真軟件 PSCAD/EMTDC 對(duì)交流系統(tǒng)不平衡時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行仿真。

表1 VSC 換流站系統(tǒng)主要參數(shù)Table 1 Main parameters of VSC stations

4.1 交流側(cè)功率控制

圖8 定交流功率控制系統(tǒng)響應(yīng)Fig. 8 System response with power control of the AC side

由圖8(a)、圖8(b)可知，根據(jù)交流系統(tǒng)三個(gè)不平衡條件計(jì)算得到的三相電流幅值的理論值與實(shí)際值的擬合度高，表明本文推導(dǎo)的電流幅值表達(dá)式的準(zhǔn)確性。由圖8(c)可知，交流不對(duì)稱時(shí)，換流站控制能夠?qū)⒔涣鱾?cè)的波動(dòng)消除，但由于換流電感 L上波動(dòng)的存在，直流側(cè)的功率與電壓仍有波動(dòng)。

4.2 直流側(cè)功率控制

VSC 采用文獻(xiàn)[8-10]中計(jì)及換流阻抗的不平衡控制策略，控制器以消除直流側(cè)功率與電壓波動(dòng)為目標(biāo)，外環(huán)功率指令仿真系統(tǒng)參數(shù)不變，仿真過(guò)程經(jīng)歷“不對(duì)稱出現(xiàn)、引入限流控制、降功率運(yùn)行”三個(gè)階段，如 表2 所 示 。不 對(duì) 稱 電 壓 條 件為 ：交流側(cè)單相限流值為 1.2 kA。

表2 仿真過(guò)程Table 2 Simulation process

VSC 系統(tǒng)響應(yīng)的仿真結(jié)果如圖9所示。

由圖9 可知：1 s時(shí)交流電壓出現(xiàn)不對(duì)稱，VSC控制器起作用，雖然直流側(cè)功率和電壓波動(dòng)得到消除，但此時(shí)單相電流超過(guò)限流值；1.1 s 時(shí)，限流環(huán)節(jié)起作用，三相電流過(guò)流情況消除，直流功率和電壓出現(xiàn)波動(dòng)；1.2 s 后，根據(jù)電壓不對(duì)稱條件，按本文提出的方法計(jì)算得到的功率極限值為 5.77 MW，因此有功指令下調(diào)至 5.50 MW 后運(yùn)行是安全的，三相電流均不超過(guò)限流值，直流側(cè)功率與電壓波動(dòng)被消除。

圖9 定直流功率控制系統(tǒng)響應(yīng)Fig. 9 System response with power control of the DC side

5 結(jié)論

交流側(cè)出現(xiàn)不對(duì)稱電壓時(shí)，換流器需要通過(guò)不平衡控制來(lái)消除直流側(cè)功率的二倍頻波動(dòng)以獲得穩(wěn)定的直流電壓。在不平衡控制下，換流器的傳輸功率極限與換流器的過(guò)載能力以及交流側(cè)不對(duì)稱電壓密切相關(guān)，本文對(duì)此進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了換流器交流側(cè)傳輸功率極限與交流側(cè)不對(duì)稱電壓的關(guān)系，提出了換流器直流側(cè)功率極限的迭代計(jì)算方法，并在PSCAD/EMTDC 中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了上述推導(dǎo)結(jié)果和計(jì)算方法，同時(shí)得到以下結(jié)論：

(1) 當(dāng)交流電壓不對(duì)稱時(shí)，換流器交流側(cè)的無(wú)波動(dòng)功率極限可以通過(guò)推導(dǎo)求得，而直流側(cè)的功率極限可以通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法迭代求得。

(2) 在不同的不對(duì)稱電壓情況下，換流器交流側(cè)無(wú)波動(dòng)功率極限與直流側(cè)無(wú)波動(dòng)功率極限不完全相等，他們的差值不總小于0。

(3) 在換流器交流側(cè)存在負(fù)序電壓的情況下，為確保直流側(cè)功率無(wú)波動(dòng)，必須使換流器的實(shí)際功率小于對(duì)應(yīng)電壓與限流條件下的直流側(cè)功率極限值。

[1]朱童, 趙宇明, 余占清, 等. 中壓柔性直流配電系統(tǒng)故障暫態(tài)仿真研究[J]. 高壓電器, 2015, 51(11): 26-32. ZHU Tong, ZHAO Yuming, YU Zhanqing, et al. Fault transient simulation of middle-voltage MMC-HVDC distribution system[J]. High Voltage Apparatus, 2015, 51(11): 26-32.

[2]崔福博, 郭劍波, 荊平, 等. 直流配電技術(shù)綜述(英文)[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2014, 38(3): 556-564. CUI Fubo, GUO Jianbo, JING Ping, et al. A review of DC power distribution technology[J]. Power System Technology, 2014, 38(3): 556-564.

[3]周逢權(quán), 黃偉. 直流配電網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(22): 62-67. ZHOU Fengquan, HUANG Wei. Study on the key technology of DC distribution power network[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(22): 62-67.

[4]MANSOUR T, AMIRNASER Y. A DC distribution system for power system integration of plug-in hybrid electric vehicles[C]// Power and Energy Society General Meeting (PES), 2013: 1-5.

[5]VEKHANDE V, FERNANDES B G. Bidirectional currentfed converter for integration of DC micro-grid with ac grid[C]// 2011 Annual IEEE India Conference (INDICON), 2011: 1-5.

[6]姚致清, 于飛, 趙倩, 等. 基于模塊化多電平換流器的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(36): 27-33. YAO Zhiqing, YU Fei, ZHAO Qian, et al. RT-LAB based modeling and simulation analysis of flexible DCdistribution network[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 33(36): 27-33.

[7]陳海榮. 交流系統(tǒng)故障時(shí) VSC-HVDC 系統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2007. CHEN Hairong. Control and protection of VSC based HVDC system under AC system fault conditions[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2007.

[8]姜衛(wèi)東, 吳志清, 佘陽(yáng)陽(yáng), 等. 電網(wǎng)不平衡時(shí)抑制有功功率二次波動(dòng)的并網(wǎng)逆變器控制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2014, 38(15): 106-111. JIANG Weidong, WU Zhiqing, SHE Yangyang, et al. Control strategy of suppressing active power secondary fluctuations of grid-connected inverter based on unbalanced grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(15): 106-111.

[9]陽(yáng)同光, 桂衛(wèi)華. 電網(wǎng)不平衡情況下并網(wǎng)逆變器控制策略綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015, 30(14): 241-246. YANG Tongguang, GUI Weihua. An overview on control strategies of grid-connected inverter under unbalanced voltage conditions[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(14): 241-246.

[10]朱鑫, 劉俊勇, 劉洋, 等. 基于滑模變結(jié)構(gòu)的含不平衡負(fù)荷微電網(wǎng)控制策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(6): 25-32. ZHU Xin, LIU Junyong, LIU Yang, et al. Study of microgrid control strategy contained unbalanced load based on sliding-mode variable structure[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(6): 25-32.

[11]高航, 蘇建徽, 汪晶晶, 等. 模塊化多電平型換流器電容電壓二倍頻波動(dòng)抑制策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(6): 116-122. GAO Hang, SU Jianhui, WANG Jingjing, et al. Study on control strategy for suppressing double fundamental frequency fluctuation of capacitor voltage of modular multilevel converter[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(6): 116-122.

[12]XU L, ANDERSEN B R, CARTWRIGHT P. VSC Transmission operating under unbalanced AC conditions— analysis and control design[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2005, 20(1): 427-434.

[13]ETXEBERRIA O I, VISCARRET U, CABALLERO M, et al. New optimized PWM VSC control structures and strategies under unbalanced voltage transients[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, 54(5): 2902-2914.

[14]LEON A E, MAURICIO J M, SOLSONA J A. Adaptive control strategy for VSC-based systems under unbalanced network conditions[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2010, 1(3): 311-319.

[15]翦志強(qiáng), 司徒琴. 三相電壓不對(duì)稱跌落光伏并網(wǎng)逆變器控制方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(14): 126-130. JIAN Zhiqiang, SITU Qin. Control method of photovoltaic grid-connected inverter under three-phase voltage unbalanced dips[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(14): 126-130.

[16]吳奎華, 李玉玲, 林平, 等. 基于間接電流控制的電流型 PWM 整流器[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2008, 20(3): 62-65. WU Kuihua, LI Yuling, LIN Ping, et al. Current source PWM rectifier based on indirect current control[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2008, 20(3): 62-65.

[17]SACCOMANDO G, SVENSSON J. Transient operation of grid-connected voltage source converter under unbalanced voltage conditions[C]// 2001 IEEE Industry Applications Conference, 2001: 2419-2424.

[18]易 桂 平 , 胡 仁 杰 , 蔣 瑋 , 等 . 電 網(wǎng) 電 壓 不 平 衡 對(duì)STATCOM 的影響及抑制 [J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(6): 238-247. YI Guiping, HU Renjie, JIANG Wei, et al. Influence of grid voltage unbalance on STATCOM and the countermeasure[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014, 29(6): 238-247.

[19]MAGUEED F A, SVENSSON J. Control of VSC connected to the grid through LCL-filter to achieve balanced currents[C]// 2005 Industry Applications Conference, 2005: 572-578.

[20]唐欣, 李建霖, 滕本科. 提高擾動(dòng)下 VSC-HVDC 供電電壓質(zhì)量的逆變站控制方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2013, 28(9): 112-119. TANG Xin, LI Jianlin, TENG Benke. Enhancement of voltage quality in a passive network supplied by a VSC-HVDC system under disturbances[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2013, 28(9): 112-119.

(編輯 姜新麗)

Research on transmission power limit of flexible DC distribution converters under unbalanced AC voltages

YANG Feng1, XU Xidong1, QIU Yutao2
(1. Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. Zhejiang Electric Power Corporation, Hangzhou 310007, China)

To stabilize the DC voltage in a DC distribution network, it is necessary to suppress the double fundamental frequency fluctuation of the active power under unbalanced AC voltages. This paper analyzes unbalanced control strategies of voltage source converters (VSCs). Due to the overcurrent capability of converters, the transmission power limit of VSCs varies with various unbalanced AC voltage conditions. The transmission power limit of the AC side is deduced. Then a numerical method is put forward to calculate the transmission power limit of the DC side. Examples of power transmission under unbalanced AC voltages are simulated by electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC. The transmission power limits of VSCs of both the AC and DC sides are necessary for power distribution in multi-terminal DC distribution network. To suppress the fluctuation of the DC voltage, it is necessary to control the active power of VSCs within the transmission power limit of the DC side.

This work is supported by National High-tech R & D Program of China (863 Program) (No. 2015AA050104).

transmission power limit; unbalanced AC voltages; flexible DC distribution; voltage source converter (VSC); unbalanced control

10.7667/PSPC151800

：2015-12-07

楊 峰(1990-)，男，通信作者，碩士研究生，研究方向?yàn)槿嵝灾绷髋渚W(wǎng)不平衡控制；E-mail: 373965909@qq.com

徐習(xí)東(1966-)，男，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù),柔性直流配網(wǎng)控制；E-mail: xxd@zju.edu.cn

裘愉濤(1967-)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)技術(shù)管理工作。

國(guó)家 863 高技術(shù)基金項(xiàng)目(2015AA050104)